归并排序:的时间复杂度是o(nlgn)。
归并排序的步骤是:
divide:把长度为n的输入序列分成两个长度为n/2的子序列。
conquer:对这两个子序列分别采用归并排序
combine:将两个排序好的子序列合并成最终的排序序列,
在描述归并排序的步骤的时候,我们有调用归并排序本身,可见这是一个递归的过程。(栈模式)
下面是一个归并排序的例子:
#include<stdio.h>
#define LEN 8
int a[LEN]={5,2,4,7,1,3,2,6};
void merg(int start,int middle,int end)
{
int n1=middle-start+1;
int n2=end-middle;
int left[n1],right[n2];/*c99的新特性,可变长数组*/
int i,j ,k;
for(i=0;i<n1;i++)
left[i]=a[start+i];/*将数组元素放入left数组,放入,N1个元素*/
for(j=0;j<n2;j++)
right[j]=a[middle+1+j];/*the same with left*/
i=j=0;
k=start;
while(i<n1&&j<n2)
if(left[i]<right[j])
a[k++]=left[i++];
else
a[k++]=right[j++];
while(i<n1)
a[k++]=left[i++];
while(j<n2)
a[k++]=right[j++];/*把剩下的元素放在排序中*/
}
void sort(int start,int end)
{
int mid,i;
if(start<end)
{
mid=(start+end)/2;
sort(start,mid);
sort(mid+1,end);
merge(start,mid,end);
}
for(i=0;i<LEN;i++)
printf("%d ",a[i]);
}
int main(void)
{
sort(0,LEN-1);
return 0;
}
sort函数把数组分成两个子序列,然后在对这两个子序列分别调用sort函数来排序,最后调用merg函数来合并,合并的时候,每次循环取序列中最小的元素进行比较,将较小的元素取出放到最终的排序序列中,如果其中的一个子序列元素已经取完,就把列外的子序列的元素都放到排序序列中。
归并排序的时复杂度:
首先,我们有两个函数,对于merge函数,O(n),因为在循环中,循环一起看的话,每一次执行后都会排列好一个元素,有n个元素,故为O(n),
sort函数的时间复杂度:当输入n=1时,执行时间为常数,
当n》1时,总的时间为2*输入长度为n/2的sort函数的时间。
所以时间复杂度可以用这个表达式来表示:T(n)=O(1);if n=1
2*T(n/2)+O(n);if n>1
我们对其分解后,发现是T(N)可以分解成一个满二叉树的结构。
如下:
cn
T(n/2) T(n/2)
进一步分解为:
cn
cn/2 cn/2
T(n/4) T(n/4) T(n/4) T(n/4)
我们对于满二叉树计算它的高度:设深度为k,
有节点为n
k
则有:n=2 -1;
n
所以:k=lg -1
同时每一层的和都是cn,所以:总的执行时间可表示为:
n n
cnlg +cn,相比nlg,cn可以忽略不计。
n
所以有:归并排序的时间复杂度是:O(nlg );
显然比插入排序快。