用数组实现自然合并排序算法，给出c++代码并概述其算法思想

自然合并排序是一种基于归并排序的排序算法，它利用已有的有序子序列进行合并，以减少比较和交换的次数。算法的思想如下：

1. 首先，将待排序的数组分割成若干个有序子序列，可以通过遍历数组，找到所有已经有序的子序列。
2. 然后，将相邻的有序子序列进行合并，直到整个数组完全有序。

下面是使用C++实现自然合并排序算法的代码示例：

#include <iostream>
using namespace std;

// 合并两个有序子数组
void merge(int arr[], int left, int mid, int right) {
    int n1 = mid - left + 1; // 左子数组长度
    int n2 = right - mid;    // 右子数组长度

    // 创建临时数组来存储左右子数组的元素
    int *L = new int[n1];
    int *R = new int[n2];

    // 将元素复制到临时数组中
    for (int i = 0; i < n1; i++) {
        L[i] = arr[left + i];
    }
    for (int j = 0; j < n2; j++) {
        R[j] = arr[mid + 1 + j];
    }

    // 合并左右子数组的元素到原始数组
    int i = 0, j = 0, k = left;
    while (i < n1 && j < n2) {
        if (L[i] <= R[j]) {
            arr[k] = L[i];
            i++;
        } else {
            arr[k] = R[j];
            j++;
        }
        k++;
    }

    // 复制剩余的元素
    while (i < n1) {
        arr[k] = L[i];
        i++;
        k++;
    }
    while (j < n2) {
        arr[k] = R[j];
        j++;
        k++;
    }

    // 释放临时数组的内存
    delete[] L;
    delete[] R;
}

// 自然合并排序算法
void naturalMergeSort(int arr[], int n) {
    if (n <= 1) {
        return;
    }

    // 寻找有序子序列并进行合并，直到整个数组有序
    bool isSorted = false;
    while (!isSorted) {
        isSorted = true;
        int i = 0;
        while (i < n - 1) {
            int left = i;
            int mid = -1;
            int right = -1;

            // 找到第一个有序子序列的末尾
            while (i < n - 1 && arr[i] <= arr[i + 1]) {
                i++;
            }
            mid = i;

            // 找到第二个有序子序列的末尾
            while (i < n - 1 && arr[i] <= arr[i + 1]) {
                i++;
            }
            if (mid != n - 1) {
                right = i;
            }

            // 合并两个有序子数组
            if (right != -1) {
                merge(arr, left, mid, right);
                isSorted = false;
            }
        }
    }
}

// 测试代码
int main() {
    int arr[] = {9, 2, 7, 1, 5, 3, 8, 6, 4};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    cout << "原始数组：";
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    naturalMergeSort(arr, n);

    cout << "排序后数组：";
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

算法的时间复杂度为O(nlogn)，其中n是数组的大小。自然合并排序是一种稳定的排序算法，它可以在原地进行排序，不需要额外的空间。