归并排序非递归算法代码实现

归并排序是一种经典的排序算法，它采用分治的思想，将一个大问题分解成若干个小问题，然后合并小问题的解来得到大问题的解。归并排序的递归实现非常简单，但实际上我们也可以使用非递归的方式来实现归并排序。

非递归的归并排序算法可以使用迭代的方式来实现。具体的实现思路是，先将原数组分成若干个长度为1的子数组，然后将相邻的子数组合并成长度为2的子数组，再将相邻的长度为2的子数组合并成长度为4的子数组，以此类推，直到将整个数组排好序为止。

下面是归并排序非递归算法的代码实现：

def merge_sort(arr):
    n = len(arr)
    step = 1
    while step < n:
        for i in range(0, n, step * 2):
            left = i
            right = min(i + step, n)
            end = min(i + step * 2, n)
            merge(arr, left, right, end)
        step *= 2
    return arr

def merge(arr, left, right, end):
    left_arr = arr[left:right]
    right_arr = arr[right:end]
    k = left
    i = j = 0
    while i < len(left_arr) and j < len(right_arr):
        if left_arr[i] <= right_arr[j]:
            arr[k] = left_arr[i]
            i += 1
        else:
            arr[k] = right_arr[j]
            j += 1
        k += 1
    while i < len(left_arr):
        arr[k] = left_arr[i]
        i += 1
        k += 1
    while j < len(right_arr):
        arr[k] = right_arr[j]
        j += 1
        k += 1

在上面的代码中，`merge_sort` 函数使用一个变量 `step` 来表示当前合并的子数组的长度，初始值为1。然后在一个 `while` 循环中，每次将相邻的两个长度为 `step` 的子数组合并成一个长度为 `step*2` 的子数组，直到 `step` 大于等于数组长度为止。在合并子数组的时候，我们使用 `merge` 函数将两个子数组合并成一个有序的子数组。

需要注意的是，在 `merge` 函数中，我们使用了一个 `left` 变量来表示左子数组的起始位置，使用一个 `right` 变量来表示右子数组的起始位置，使用一个 `end` 变量来表示右子数组的结束位置。这是因为在合并子数组的时候，右子数组的起始位置并不是固定的，而是根据 `left` 和 `step` 来计算的。

归并排序的非递归实现虽然比递归实现稍微复杂一些，但它具有更好的空间复杂度和更好的稳定性，是一种非常实用的排序算法。