合并排序是典型的分治策略 要求: (1)写出合并排序设计思路。 (2)问题分析,对问题进行分解和治理,写出具体的算法思路。 (3)算法分析,分析计算快速排序时间复杂度(主方法分析)。
时间: 2023-12-19 10:06:36 浏览: 66
分治算法的典型应用——合并排序
(1) 合并排序设计思路
合并排序(Merge Sort)是一种基于分治思想的排序算法,其基本思路是将待排序数组分成两个子序列,对每个子序列递归地进行排序,然后再将两个已排序的子序列合并成一个有序序列。
具体来说,合并排序可以分为以下三个步骤:
- 分解:将待排序的数组从中间分成两个子序列,递归地对左右两个子序列进行排序。
- 治理:将两个已排序的子序列合并成一个有序序列。
- 合并:将左右两个已排序的子序列合并成一个有序序列。
(2) 算法思路
合并排序算法的具体实现如下:
```python
def mergeSort(arr):
if len(arr) <= 1:
return arr
mid = len(arr) // 2
left = mergeSort(arr[:mid])
right = mergeSort(arr[mid:])
return merge(left, right)
def merge(left, right):
i, j = 0, 0
res = []
while i < len(left) and j < len(right):
if left[i] <= right[j]:
res.append(left[i])
i += 1
else:
res.append(right[j])
j += 1
res += left[i:]
res += right[j:]
return res
```
算法的主要思路是将待排序数组分成两个子序列,对每个子序列递归地进行排序,然后将两个已排序的子序列合并成一个有序序列。
在合并过程中,我们首先定义两个指针i和j,分别指向左右两个子序列的首元素,比较两个指针所指的元素大小,将较小的元素放入结果数组中,并将指针后移,直到其中一个子序列遍历完,然后将另一个子序列剩余的元素全部放入结果数组中。
最后,将左右两个已排序的子序列合并成一个有序序列,返回结果即可。
(3) 算法复杂度分析
合并排序算法的时间复杂度可以通过主方法分析得到,假设待排序数组的长度为n,则分治过程的时间复杂度为O(logn),而合并过程的时间复杂度为O(n),因此合并排序算法的总时间复杂度为O(nlogn)。
此外,合并排序算法需要使用额外的空间来存储已排序的子序列,因此其空间复杂度为O(n)。
综上所述,合并排序算法具有时间复杂度为O(nlogn)、空间复杂度为O(n)的优点,是一种比较高效的排序算法。
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