【排序】归并排序

一、归并排序（Merge Sort）

　　归并排序是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法（Divide and Conquer）的一个非常典型的应用。将已有序的子序列合并，得到完全有序的序列；即先使每个子序列有序，再使子序列段间有序。若将两个有序表合并成一个有序表，称为2-路归并。

1.算法描述

把长度为n的输入序列分成两个长度为n/2的子序列；
对这两个子序列分别采用归并排序（递归）；
将两个排序好的子序列合并成一个最终的排序序列。

具体为：

申请空间，使其大小为两个已经排序序列之和，该空间用来存放合并后的序列；
设定两个指针，最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置；
比较两个指针所指向的元素，选择相对小的元素放入到合并空间，并移动指针到下一位置；
重复步骤 3 直到某一指针达到序列尾；
将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾。

2.动图演示

3.代码实现

public static int[] sort(int[] arr){
    if (arr.length < 2) {
        return arr;
    }

    int middle = (int) Math.floor(arr.length / 2);

    int[] left = Arrays.copyOfRange(arr, 0, middle);
    int[] right = Arrays.copyOfRange(arr, middle, arr.length);

    return merge(sort(left), sort(right));
}

protected static int[] merge(int[] left, int[] right) {
    //申请空间，使其大小为两个已经排序序列之和，该空间用来存放合并后的序列；
    int[] result = new int[left.length + right.length];
    int i = 0;
    while (left.length > 0 && right.length > 0) {
        if (left[0] <= right[0]) {
            result[i++] = left[0];
            left = Arrays.copyOfRange(left, 1, left.length);
        } else {
            result[i++] = right[0];
            right = Arrays.copyOfRange(right, 1, right.length);
        }
    }
    while (left.length > 0) {
        result[i++] = left[0];
        left = Arrays.copyOfRange(left, 1, left.length);
    }
    while (right.length > 0) {
        result[i++] = right[0];
        right = Arrays.copyOfRange(right, 1, right.length);
    }
    return result;
}