归并排序与逆序对

xiaoxiao2025-07-25  32

最近学习逆序对,发现竟然要学习归并排序,于是只好学了一下(之前一直用C++ STL的sort函数),发现思想和线段树竟然惊人的相似,先放一张图你们就懂了:

怎么样,是不是发现这就是一棵线段树!其实归并排序利用了二分的思想,即分而治之。

归并排序

归并排序是一种稳定的方法, 时间复杂度:O(nlogn),空间复杂度:O(n) 

是不是很优秀啊,现在我们就来讲解一下算法的流程:

void gb_sort(int l,int r){ if(l == r)return; int mid = (l+r) >> 1; gb_sort(l,mid); gb_sort(mid+1,r); hb_sort(l,mid,r); }

     1.不断二分区间,直到将他们分到只有两个数后在返回时不断归并

     2.从底向上归并,由此我们才可以将一个个排序好的小区间归并成大区间

void hb_sort(int l,int mid,int r){ int left = l,right = mid+1; while(left <= mid && right <= r){ if(a[left] > a[right]){ que.push(a[right]); right++; } else{ que.push(a[left]); left++; } } while(left <= mid){ que.push(a[left]); left++; } while(right <= r){ que.push(a[right]); right++; } while(!que.empty()){ a[l++] = que.front(); que.pop(); } }

  假如我们要合并的两个序列为1,5,15,16和4,8,9,10。

然后将数值小的下标加一,往后移。就便成了

这里4比5小,所以4入队,一直重复操作

      

 

 

直到完成,而这时还剩下两个,再将他们入队

然后再将队列里的数拷贝回原数组

由于我们每次要合并的区间由小到大,即从底向上合并,而且合并的区间长度大于2,也就是下图的红色区间:

    3.这样我们就得到了一个有序的区间,之后的每次合并都这样操作,每一层合并为O(n),共有logn层,所以总的时间复杂度为

O(nlogn)

逆序对

先看一道题:逆序对

在本题中我们要求的是当i<j时,a[i] > a[j]的个数,不难想到归并排序,而且只需在原来的代码上做一点小小的改动,

我们只需要记录每次后半段的数入队时,前半段有多少个数比他大,用一个ans统计就好了。

是不是很妙蛙!

下面我们直接来看代码:

#include <iostream> #include <cstdio> #include <queue> using namespace std; int n,ans; int a[40005]; queue<int>que; void hb_sort(int l,int mid,int r){ int left = l,right = mid+1; while(left <= mid && right <= r){ if(a[left] > a[right]){ que.push(a[right]); ans += mid-left+1;//求逆序对个数 right++; } else{ que.push(a[left]); left++; } } while(left <= mid){ que.push(a[left]); left++; } while(right <= r){ que.push(a[right]); right++; } while(!que.empty()){ a[l++] = que.front(); que.pop(); } } void gb_sort(int l,int r){ if(l == r)return; int mid = (l+r) >> 1; gb_sort(l,mid); gb_sort(mid+1,r); hb_sort(l,mid,r); } int main(){ scanf("%d",&n); for(int i = 1;i <= n; i++)scanf("%d",&a[i]); gb_sort(1,n); //for(int i = 1;i <= n; i++)printf("%d ",a[i]); printf("%d",ans); }

 

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