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:
- 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. - 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. - 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. - 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:
- Разделите несортированный список на n подсписков, каждый из которых содержит один элемент (список из одного элемента считается отсортированным).
- 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:
- Программа начинается с определения двух функций, merge() и mergeSort().
- 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.
- Функция printArray() используется для печати данного массива и отсортированного массива.
- В программе объявляется массив целых чисел и его размер.
- Затем он печатает заданный массив и вызывает функцию mergeSort() для сортировки массива.
- Наконец, он печатает отсортированный массив.
Джава:
Ниже приведена реализация Java для сортировки слиянием:
Объяснение:
- Вышеприведенная программа использует тот же алгоритм сортировки слиянием, который обсуждался ранее.
- Он использует рекурсию для сортировки массива, а затем объединяет отсортированные половины с помощью функции merge().
- Функция sort() рекурсивно вызывает себя, чтобы разделить массив на более мелкие подмассивы, пока в подмассивах не останется только один элемент.
- Затем он вызывает функцию merge() для объединения отсортированных подмассивов в отсортированный массив.
Питон:
Ниже приведена реализация Python для сортировки слиянием:
Объяснение:
- Программа Python использует тот же подход, что и предыдущие программы.
- Он использует рекурсивную функцию mergeSort() для разделения массива на подмассивы, которые затем объединяются с помощью функции merge().
- Программа также определяет функцию printList() для печати заданного и отсортированного массива.
- 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:
- Функция слияния используется для объединения двух отсортированных массивов в один отсортированный массив.
- Функция слияния сравнивает элементы из обоих массивов и добавляет наименьший элемент в объединенный массив.
- Функция mergeSort является реализацией алгоритма сортировки слиянием.
- Он рекурсивно делит входной массив на две половины и вызывает функцию merge() для их объединения в отсортированном виде.
- В основной функции создается массив целых чисел и печатается несортированный массив.
- Затем вызывается функция mergeSort с несортированным массивом, и печатается отсортированный массив.
- 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