二路归并排序（迭代）——ANSI C实现

我就是我 2022-05-18 03:13 240阅读 0赞

typedef int ElementType;

/*
     * 将两个数组有序归并到一个数组中
     *
     * 输入参数1：第一个数组
     * 输入参数2：第一个数组的尺寸
     * 输入参数3：第二个数组
     * 输入参数4：第二个数组的尺寸
     *
     * 返回类型：有序归并后的新数组
     *
     * */
    void MergeArray(ElementType *arr1, int size1, ElementType *arr2, int size2, ElementType *newArr) {
    	// 检查输入参数
    	if (newArr == NULL) {
    		return;
    	}
    	if ((arr1 == NULL || size1 == 0) && (arr2 == NULL || size2 == 0)) {
    		return;
    	}
    	if (arr1 == NULL || size1 == 0) {
    		for (int index = 0; index < size2; index++)
    			newArr[index] = arr2[index];
    		return;
    	}
    	if (arr2 == NULL || size2 == 0) {
    		for (int index = 0; index < size1; index++)
    			newArr[index] = arr1[index];
    		return;
    	}
    
    	// 比较arr1与arr2中每个元素的大小，依次插入到newArr中
    	int i = 0, j = 0, k = 0;
    	while (i < size1 && j < size2) {
    		if (arr1[i] <= arr2[j]) {
    			newArr[k] = arr1[i];
    			i++;
    			k++;
    		}
    
    		if (arr1[i] > arr2[j]) {
    			newArr[k] = arr2[j];
    			j++;
    			k++;
    		}
    	}
    
    	// 插入arr1中的剩余元素
    	while (i < size1) {
    		newArr[k] = arr1[i];
    		i++;
    		k++;
    	}
    
    	// 插入arr2中的剩余元素
    	while (j < size2) {
    		newArr[k] = arr2[j];
    		j++;
    		k++;
    	}
    }

// 填充符号
    #define FILLER_CHAR -1
    ElementType *Sort(ElementType *arr, int size) {
    	// 检查参数，若arr为NULL或size为0，则说明是空表，返回NULL
    	if (arr == NULL || size <= 0)
    		return NULL;
    
    	// 求需要迭代的轮数，以及大于size，且是2的整数次幂的整数
    	int round = 0, compSize = 1;
    	while (compSize < size) {
    		round++;
    		compSize *= 2;
    	}
    
    	// 为辅助数组申请空间
    	ElementType *assist1 = (ElementType *) malloc(compSize * sizeof(ElementType));
    	ElementType *assist2 = (ElementType *) malloc(compSize * sizeof(ElementType));
    
    	// 将arr内的元素拷贝到assist1中，多于空位用填充符号补齐
    	for (int index = 0; index < compSize; index++) {
    		if (index < size)
    			assist1[index] = arr[index];
    		else
    			assist1[index] = FILLER_CHAR;
    	}
    
    	// 进行round轮二路归并排序
    	int subSize = 1;
    	int *temp = NULL;
    	for (int k = 1; k <= round; k++) {
    		for (int i = 0; i < compSize; i += 2 * subSize) {
    			MergeArray(assist1 + i, subSize, assist1 + i + subSize, subSize, assist2 + i);
    		}
    
    		// 求出下一轮归并时，每个子序列的大小
    		subSize *= 2;
    
    		// 交换assist1与assist2
    		temp = assist1;
    		assist1 = assist2;
    		assist2 = temp;
    	}
    
    	// 将排序后的assist1中的元素拷贝回arr
    	for (int i = size - 1, j = compSize - 1; i >= 0; i--, j--)
    		arr[i] = assist1[j];
    
    	return arr;
    }

int main() {
    
    	int size = 10;
    	int max = 300;
    	int *array = GetRandomArray(size, max);
    	printf("Original ");
    	PrintArray(array, size);
    	Sort(array, size);
    	printf("Sorted   ");
    	PrintArray(array, size);
    
    	return 0;
    }

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