详解PHP归并排序的实现

2019-05-02 19:20:18王旭

经过上面的分析和程序的实现,我们不难发现,合并已排序的序列的时间应该是线性的,就是说,最多会发生N-1次比较,其中N是所有元素之和。

通过上面的描述,我们实现了将两个排序好的数组进行和并的过程。

此时,大家可能会有疑问,这个和归并排序整个序列有什么关系?或者你是如何能够得到最开始的两个排序好的子序列的呢?
下面,我们就来描述以下什么是归并排序,然后再看,上面的合并与归并排序的关系是如何的:

大家不妨去想,当我们需要排序如下的数组时,我们是否可以先将数组的前半部分与数组的后半部分分别进行归并排序,然后将排序的结果合并起来呢?

例如:待排序的数组:
4 3 7 9 2 8 6

先分成2部分:

4 3 7 9
2 8 6

将前半部分 与 后半部分 分别看成一个序列,再次进行归并(就是拆分,排序,合并)操作
就会变成:

前:
4 3
7 9

后:
2 8
  6

同样  再对每个自序列进行 归并排序,再次(拆分,排序,合并)。

当拆分的子序列内只存在一个元素(长度为1)时,那么这个序列就不必再拆分了,就是一个排序好的数组了。然后将这个序列,与其他的序列再合并到一起即可,最终就将所有的都合并好了,成为一个完整的排序好的数组。

程序实现:

通过上面的描述 大家应该想到,可以使用递归程序来实现这个程序设计吧:

想要实现这个程序,可能需要解决如下问题:

怎么将数组做拆分:

设定两个指示器,一个指向数组开始假定为$left,一个指向数组最后一个元素$right:
4 3 7 9 2 8 6

然 后判断 $left 是否小于$right,如果小于,说明这个序列内元素个数大于一个,就将其拆分成两个数组,拆分的方式是生成一个中间的指示器$center,值 为$left + $right /2 整除。结果为:3,然后将$left 到$center 分成一组,$center+1到$right分成一组:
4 3 7 9
2 8 6
接下来,递归的 利用$left, $center, $center+1, $right分别做为 两个序列的 左右指示器,进行操作。知道数组内有一个元素$left==$right .然后按照上面的合并数组即可:

/**
* mergeSort 归并排序
* 是开始递归函数的一个驱动函数
* @param &$arr array 待排序的数组
*/
function mergeSort(&$arr) {
  $len = count($arr);//求得数组长度
 
  mSort($arr, 0, $len-1);
}
/**
* 实际实现归并排序的程序
* @param &$arr array 需要排序的数组
* @param $left int 子序列的左下标值
* @param $right int 子序列的右下标值
*/
function mSort(&$arr, $left, $right) {
 
  if($left < $right) {
    //说明子序列内存在多余1个的元素,那么需要拆分,分别排序,合并
    //计算拆分的位置,长度/2 去整
    $center = floor(($left+$right) / 2);
    //递归调用对左边进行再次排序:
    mSort($arr, $left, $center);
    //递归调用对右边进行再次排序
    mSort($arr, $center+1, $right);
    //合并排序结果
    mergeArray($arr, $left, $center, $right);
  }
}
 
/**
* 将两个有序数组合并成一个有序数组
* @param &$arr, 待排序的所有元素
* @param $left, 排序子数组A的开始下标
* @param $center, 排序子数组A与排序子数组B的中间下标,也就是数组A的结束下标
* @param $right, 排序子数组B的结束下标(开始为$center+1)
*/
function mergeArray(&$arr, $left, $center, $right) {
  //设置两个起始位置标记
  $a_i = $left;
  $b_i = $center+1;
  while($a_i<=$center && $b_i<=$right) {
    //当数组A和数组B都没有越界时
    if($arr[$a_i] < $arr[$b_i]) {
      $temp[] = $arr[$a_i++];
    } else {
      $temp[] = $arr[$b_i++];
    }
  }
  //判断 数组A内的元素是否都用完了,没有的话将其全部插入到C数组内:
  while($a_i <= $center) {
    $temp[] = $arr[$a_i++];
  }
  //判断 数组B内的元素是否都用完了,没有的话将其全部插入到C数组内:
  while($b_i <= $right) {
    $temp[] = $arr[$b_i++];
  }
 
  //将$arrC内排序好的部分,写入到$arr内:
  for($i=0, $len=count($temp); $i<$len; $i++) {
    $arr[$left+$i] = $temp[$i];
  }
 
}
 //do some test:
$arr = array(4, 7, 6, 3, 9, 5, 8);
mergeSort($arr);
print_r($arr);
								 
			 
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