Понимание основ сортировки слиянием с демонстрацией программирования | Картикеян Нагарадж

Введение:

  • Сортировка слиянием — это алгоритм по принципу "разделяй и властвуй", изобретенный в 1945 году Джоном фон Нейманом.
  • Это один из наиболее эффективных алгоритмов сортировки с временной сложностью O(n log n) в худшем случае. В этой статье мы обсудим концепцию и реализацию сортировки слиянием.

Концепция:

  • Это алгоритм «разделяй и властвуй», что означает, что он разбивает проблему на более мелкие подзадачи, а затем решает их, чтобы получить окончательное решение.
  • Сортировка слиянием делит массив на две половины, рекурсивно сортирует каждую половину, а затем объединяет отсортированные половины.
  • Процесс продолжается до тех пор, пока не будет отсортирован весь массив. Сортировка слиянием — это стабильный алгоритм сортировки, что означает сохранение порядка одинаковых элементов.

Сортировка слиянием в структурах данных:

В структурах данных сортировка слиянием используется в нескольких приложениях, в том числе:

  1. Алгоритмы сортировки.
    Сортировка слиянием — популярный алгоритм сортировки, используемый в структурах данных. Он эффективен и имеет временную сложность O(nlogn), что делает его идеальным для сортировки больших наборов данных. В структурах данных сортировка является важной операцией, которая используется во многих приложениях. Например, сортировка используется при поиске, анализе данных и сжатии данных.
  2. Внешняя сортировка.
    Внешняя сортировка — это метод, используемый для сортировки наборов данных, которые слишком велики для размещения в основной памяти. В этом методе набор данных делится на небольшие блоки, и каждый блок сортируется индивидуально с использованием сортировки слиянием. Отсортированные блоки затем объединяются, чтобы сформировать окончательный отсортированный набор данных. Внешняя сортировка обычно используется в системах баз данных и файловых системах.
  3. Параллельная обработка.
    Сортировка слиянием является хорошим кандидатом для параллельной обработки, поскольку ее можно легко разделить на более мелкие подзадачи. При параллельной обработке задача разбивается на несколько подзадач, и каждая подзадача решается одновременно. Затем решения объединяются, чтобы получить окончательное решение. Сортировка слиянием используется в параллельной обработке для ускорения сортировки больших наборов данных.
  4. Алгоритмы "разделяй и властвуй".
    Сортировка слиянием – это пример алгоритма "разделяй и властвуй". Алгоритмы «разделяй и властвуй» используются в структурах данных для решения сложных проблем путем их разбиения на более мелкие подзадачи. Затем каждая подзадача решается рекурсивно, и решения объединяются для получения окончательного решения. В структурах данных алгоритмы «разделяй и властвуй» используются для поиска, сортировки и анализа данных.

Алгоритм:

Ниже приведен алгоритм сортировки слиянием:

  1. Разделите несортированный список на n подсписков, каждый из которых содержит один элемент (список из одного элемента считается отсортированным).
  2. Неоднократно объединяйте подсписки для создания новых отсортированных подсписков, пока не останется только один подсписок. Это будет отсортированный список.

Выполнение:

Реализация сортировки слиянием может быть реализована на различных языках программирования. Мы обсудим его реализацию на C, C++, Java, Python и Golang.

C:

Ниже приведена реализация сортировки слиянием на C:

Объяснение:

Приведенная выше программа сначала рекурсивно делит массив на две половины, а затем сортирует каждую половину. Затем он объединяет отсортированные половины с помощью функции merge().

C++:

Ниже приведена реализация сортировки слиянием на C++:

Объяснение:

  1. Программа начинается с определения двух функций, merge() и mergeSort().
  2. Функция merge() используется для слияния двух отсортированных подмассивов, а функция mergeSort() использует рекурсию для разделения массива на подмассивы до тех пор, пока каждый подмассив не будет содержать только один элемент. Затем он вызывает функцию merge() для слияния отсортированных подмассивов.
  3. Функция printArray() используется для печати данного массива и отсортированного массива.
  4. В программе объявляется массив целых чисел и его размер.
  5. Затем он печатает заданный массив и вызывает функцию mergeSort() для сортировки массива.
  6. Наконец, он печатает отсортированный массив.

Джава:

Ниже приведена реализация Java для сортировки слиянием:

Объяснение:

  1. Вышеприведенная программа использует тот же алгоритм сортировки слиянием, который обсуждался ранее.
  2. Он использует рекурсию для сортировки массива, а затем объединяет отсортированные половины с помощью функции merge().
  3. Функция sort() рекурсивно вызывает себя, чтобы разделить массив на более мелкие подмассивы, пока в подмассивах не останется только один элемент.
  4. Затем он вызывает функцию merge() для объединения отсортированных подмассивов в отсортированный массив.

Питон:

Ниже приведена реализация Python для сортировки слиянием:

Объяснение:

  1. Программа Python использует тот же подход, что и предыдущие программы.
  2. Он использует рекурсивную функцию mergeSort() для разделения массива на подмассивы, которые затем объединяются с помощью функции merge().
  3. Программа также определяет функцию printList() для печати заданного и отсортированного массива.
  4. Он создает целочисленный массив, печатает заданный массив, сортирует его с помощью метода mergeSort(), а затем печатает отсортированный массив.

Голанг:

Ниже приведена реализация сортировки слиянием в Golang:

Объяснение:

  1. Функция слияния используется для объединения двух отсортированных массивов в один отсортированный массив.
  2. Функция слияния сравнивает элементы из обоих массивов и добавляет наименьший элемент в объединенный массив.
  3. Функция mergeSort является реализацией алгоритма сортировки слиянием.
  4. Он рекурсивно делит входной массив на две половины и вызывает функцию merge() для их объединения в отсортированном виде.
  5. В основной функции создается массив целых чисел и печатается несортированный массив.
  6. Затем вызывается функция mergeSort с несортированным массивом, и печатается отсортированный массив.
  7. Эта программа демонстрирует, как работает сортировка слиянием, разделяя массив на более мелкие подмассивы, сортируя их и объединяя их вместе, чтобы получить окончательный отсортированный массив.

Не стесняйтесь задавать вопросы через LinkedIn и покупать мне кофе :)

Спасибо за чтение!!

Удачного программирования ~

Author: Karthikeyan Nagaraj ~ Cyberw1ng