java歸併排序自底向上實現：

   描述:

    自底向上的歸併排序算法的思想就是數組中先一個一個歸併成兩兩有序的序列，兩兩有序的序列歸併成四個有序的序列，而後四個有序的序列歸併八個有序的序列，以此類推，直到，歸併的長度大於整個數組的長度，此時整個數組有序。須要注意的是數組按照歸併長度劃分，最後一個子數組可能不知足長度要求，這個狀況須要特殊處理。自頂下下的歸併排序算法通常用遞歸來實現，而自底向上能夠用循環來實現。

       

     Java代碼實現：

package com.newtouch.data.sort; import com.newtouch.data.test.SortTestHelper; import java.util.Arrays; /** * 歸併排序的算法實現 * 實現複雜度o */
public class MergeSortBU { //算法類不容許產生任何實例
    private MergeSortBU() { } //將arr[l...mid] 和arr[mid+1....r] 兩部分進行歸併
    private static void merge(Comparable[] arr, int l, int mid, int r) { Comparable[] aux = Arrays.copyOfRange(arr, l, r + 1); //初始化，i指向左半部分的起始；j指向右半部分其實索引位置mid+1
        int i = l, j = mid + 1; for (int k = l; k <= r; k++) { //             if (i > mid) { //左半部分元素已經所有處理完畢
                arr[k] = aux[j - l]; j++; } else if (j > r) { //右半部分元素已經所有處理完畢
                arr[k] = aux[i - l]; i++; } else if (aux[i - l].compareTo(aux[j - i]) < 0) { //左半部分所指元素<右半部分所指元素
                arr[k] = aux[i - l]; i++; } else { arr[k] = aux[j - l]; j++; } } } public static void sort(Comparable[] arr) { int n=arr.length; for(int sz=1;sz<n;sz+=sz) for(int i=0;i<n-sz;i+=sz+sz) // 對於arr[mid] <= arr[mid+1]的狀況,不進行merge
              if( arr[i+sz-1].compareTo(arr[i+sz]) > 0 ) merge(arr, i, i+sz-1, Math.min(i+sz+sz-1,n-1) ); } public static void main(String[] args) { // Merge Sort是咱們學習的第一個O(nlogn)複雜度的算法 // 能夠在1秒以內輕鬆處理100萬數量級的數據 // 注意：不要輕易嘗試使用SelectionSort, InsertionSort或者BubbleSort處理100萬級的數據 // 不然，你就見識了O(n^2)的算法和O(nlogn)算法的本質差別：）
        int N = 1000000; Integer[] arr = SortTestHelper.generateRandomArray(N, 0, 100000); SortTestHelper.testSort("com.newtouch.data.sort.MergeSortBU", arr); return; } }

  Java測試輔助類：

 

package com.newtouch.data.test; import java.lang.reflect.Method; import java.lang.Class; import java.util.Random; public class SortTestHelper { // SortTestHelper不容許產生任何實例
    private SortTestHelper() { } // 生成有n個元素的隨機數組,每一個元素的隨機範圍爲[rangeL, rangeR]
    public static Integer[] generateRandomArray(int n, int rangeL, int rangeR) { assert rangeL <= rangeR; Integer[] arr = new Integer[n]; for (int i = 0; i < n; i++) arr[i] = new Integer((int) (Math.random() * (rangeR - rangeL + 1) + rangeL)); return arr; } // 生成一個近乎有序的數組 // 首先生成一個含有[0...n-1]的徹底有序數組, 以後隨機交換swapTimes對數據 // swapTimes定義了數組的無序程度: // swapTimes == 0 時, 數組徹底有序 // swapTimes 越大, 數組越趨向於無序
    public static Integer[] generateNearlyOrderedArray(int n, int swapTimes) { Integer[] arr = new Integer[n]; for (int i = 0; i < n; i++) arr[i] = new Integer(i); for (int i = 0; i < swapTimes; i++) { int a = (int) (Math.random() * n); int b = (int) (Math.random() * n); int t = arr[a]; arr[a] = arr[b]; arr[b] = t; } return arr; } // 打印arr數組的全部內容
    public static void printArray(Object[] arr) { for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.print(arr[i]); System.out.print(' '); } System.out.println(); return; } // 判斷arr數組是否有序
    public static boolean isSorted(Comparable[] arr) { for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) if (arr[i].compareTo(arr[i + 1]) > 0) return false; return true; } // 測試sortClassName所對應的排序算法排序arr數組所獲得結果的正確性和算法運行時間
    public static void testSort(String sortClassName, Comparable[] arr) { // 經過Java的反射機制，經過排序的類名，運行排序函數
        try { // 經過sortClassName得到排序函數的Class對象
            Class sortClass = Class.forName(sortClassName); // 經過排序函數的Class對象得到排序方法
            Method sortMethod = sortClass.getMethod("sort", new Class[]{Comparable[].class}); // 排序參數只有一個，是可比較數組arr
            Object[] params = new Object[]{arr}; long startTime = System.currentTimeMillis(); // 調用排序函數
            sortMethod.invoke(null, params); long endTime = System.currentTimeMillis(); assert isSorted(arr); System.out.println(sortClass.getSimpleName() + " : " + (endTime - startTime) + "ms"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }

 

測試結果：

   MergeSortBU : 322ms