java归并排序自底向上实现：

   描述:

    自底向上的归并排序算法的思想就是数组中先一个一个归并成两两有序的序列，两两有序的序列归并成四个有序的序列，然后四个有序的序列归并八个有序的序列，以此类推，直到，归并的长度大于整个数组的长度，此时整个数组有序。需要注意的是数组按照归并长度划分，最后一个子数组可能不满足长度要求，这个情况需要特殊处理。自顶下下的归并排序算法一般用递归来实现，而自底向上可以用循环来实现。

       

     Java代码实现：

package com.newtouch.data.sort;

import com.newtouch.data.test.SortTestHelper;

import java.util.Arrays;

/**
 * 归并排序的算法实现
 * 实现复杂度o
 */
public class MergeSortBU {
    //算法类不允许产生任何实例
    private MergeSortBU() {
    }

    //将arr[l...mid] 和arr[mid+1....r] 两部分进行归并
    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指向右半部分其实索引位置mid+1
        int i = l, j = mid + 1;
        for (int k = l; k <= r; k++) {
            //
            if (i > mid) {
                //左半部分元素已经全部处理完毕
                arr[k] = aux[j - l];
                j++;
            } else if (j > r) {
                //右半部分元素已经全部处理完毕
                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)
              // 对于arr[mid] <= arr[mid+1]的情况,不进行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是我们学习的第一个O(nlogn)复杂度的算法
        // 可以在1秒之内轻松处理100万数量级的数据
        // 注意：不要轻易尝试使用SelectionSort, InsertionSort或者BubbleSort处理100万级的数据
        // 否则，你就见识了O(n^2)的算法和O(nlogn)算法的本质差异：）
        int N = 1000000;
        Integer[] arr = SortTestHelper.generateRandomArray(N, 0, 100000);
        SortTestHelper.testSort("com.newtouch.data.sort.MergeSortBU", arr);

        return;
    }

}

  Java测试辅助类：

package com.newtouch.data.test;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.Class;
import java.util.Random;

public class SortTestHelper {

    // SortTestHelper不允许产生任何实例
    private SortTestHelper() {
    }

    // 生成有n个元素的随机数组,每个元素的随机范围为[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;
    }

    // 生成一个近乎有序的数组
    // 首先生成一个含有[0...n-1]的完全有序数组, 之后随机交换swapTimes对数据
    // swapTimes定义了数组的无序程度:
    // swapTimes == 0 时, 数组完全有序
    // swapTimes 越大, 数组越趋向于无序
    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数组的所有内容
    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;
    }

    // 判断arr数组是否有序
    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;
    }

    // 测试sortClassName所对应的排序算法排序arr数组所得到结果的正确性和算法运行时间
    public static void testSort(String sortClassName, Comparable[] arr) {

        // 通过Java的反射机制，通过排序的类名，运行排序函数
        try {
            // 通过sortClassName获得排序函数的Class对象
            Class sortClass = Class.forName(sortClassName);
            // 通过排序函数的Class对象获得排序方法
            Method sortMethod = sortClass.getMethod("sort", new Class[]{Comparable[].class});
            // 排序参数只有一个，是可比较数组arr
            Object[] params = new Object[]{arr};

            long startTime = System.currentTimeMillis();
            // 调用排序函数
            sortMethod.invoke(null, params);
            long endTime = System.currentTimeMillis();

            assert isSorted(arr);

            System.out.println(sortClass.getSimpleName() + " : " + (endTime - startTime) + "ms");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

测试结果：

   MergeSortBU : 322ms