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。
归并操作(merge)，也叫归并算法，指的是将两个已经排序的序列合并成一个序列的操作。归并排序算法依赖归并操作。
归并操作步骤如下：（两个有序序列分别用A[aMax]、B[bMax]表示）
1）设定两个指针（iA、iB），最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置；
2）比较A[iA]、B[iB]，选择较小的放入合并空间，并移动对应指针到下一位置；
3）重复步骤二直至读完序列A或B其中之一的数据；
4）将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾。
归并操作实现代码如下：
private static int[] mergearray(int[] arrayA,int[] arrayB) //归并操作
{
int[] tempArray = new int[arrayA.Length + arrayB.Length];
int itemp = 0;
int iA =0, iB=0;
while(iA < arrayA.Length && iB < arrayB.Length)
{
if(arrayA[iA] < arrayB[iB])
{
tempArray[itemp++] = arrayA[iA++];
}
else
{
tempArray[itemp++] = arrayB[iB++];
}
}
while(iA < arrayA.Length)
{
tempArray[itemp++] = arrayA[iA++];
}
while(iB < arrayB.Length)
{
tempArray[itemp++] = arrayB[iB++];
}
return tempArray;
}
从归并操作到归并排序：
通过归并操作我们可以将两个有序的序列合并成一个有序的序列，那我们怎么实现一个无序数组的排序呢？我们会想“如果将这个无序的数组分解成两个有序的数组就好了。”但如何让这二组组内数据有序呢？“可以将这两个数组各自再分成两组”。对，依次类推，就这样分下去，最终我们得到的是两个一个元素的数组（我们可以认为它是有序的了），反过来我们通过一次次归并操作，便可得到一个有序的数组。对，这是递归的应用。
前面，不知不觉还是说的有点绕，整理一下，其基本思路如下：
1）我们将一个要排序的无序数组，分解成两个数组；
2）重复步骤一，直到子数组只有一个元素；
3）使用归并操作获取所求。
实现代码如下：
private static int[] mergesort(int[] array) //归并排序
{
if(array.Length > 1)
{
int iFront =0, iBack=array.Length/2;
int lengthFront = array.Length/2, lengthBack = array.Length - array.Length/2;
int[] arrayFront = new int[lengthFront];
int[] arrayBack = new int[lengthBack];
Array.Copy(array,iFront, arrayFront, 0, lengthFront);
Array.Copy(array, iBack, arrayBack, 0, lengthBack);
arrayFront = mergesort(arrayFront);
arrayBack = mergesort(arrayBack);
array = mergearray(arrayFront, arrayBack);
}
return array;
}
华丽的分割线后，附上测试代码：
/*
* 由SharpDevelop创建。
* 用户： Jensen
* 日期: 2014/6/1
* 时间: 8:00
*
* 要改变这种模板请点击 工具|选项|代码编写|编辑标准头文件
*/
using System;
using System.Diagnostics;
namespace 算法测试
{
class Program
{
private const int testDataCount = 200000;
public static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("敲入任意字符进行测试:");
Console.ReadKey(true);
//测试准备：
int[] arrayTest = CreateTestData();
//测试：
Stopwatch sw = new Stopwatch();
sw.Start();
arrayTest = mergesort(arrayTest);
sw.Stop();
Console.WriteLine(sw.Elapsed.TotalMilliseconds);
}
private static int[] CreateTestData()
{
int[] testData = new int[testDataCount];
for(int i=0;i<testData.Length;i++)
{
Random random = new Random(i);
testData[i] = (int)(random.NextDouble() * 10000);
}
return testData;
}
private static int[] mergearray(int[] arrayA,int[] arrayB) //归并操作
{
int[] tempArray = new int[arrayA.Length + arrayB.Length];
int itemp = 0;
int iA =0, iB=0;
while(iA < arrayA.Length && iB < arrayB.Length)
{
if(arrayA[iA] < arrayB[iB])
{
tempArray[itemp++] = arrayA[iA++];
}
else
{
tempArray[itemp++] = arrayB[iB++];
}
}
while(iA < arrayA.Length)
{
tempArray[itemp++] = arrayA[iA++];
}
while(iB < arrayB.Length)
{
tempArray[itemp++] = arrayB[iB++];
}
return tempArray;
}
private static int[] mergesort(int[] array) //归并排序
{
if(array.Length > 1)
{
int iFront =0, iBack=array.Length/2;
int lengthFront = array.Length/2, lengthBack = array.Length - array.Length/2;
int[] arrayFront = new int[lengthFront];
int[] arrayBack = new int[lengthBack];
Array.Copy(array,iFront, arrayFront, 0, lengthFront);
Array.Copy(array, iBack, arrayBack, 0, lengthBack);
arrayFront = mergesort(arrayFront);
arrayBack = mergesort(arrayBack);
array = mergearray(arrayFront, arrayBack);
}
return array;
}
}
}
在Release环境下：
排序10000条数据，约2.3ms.
排序20000条数据，约5ms：
排序200000条数据，约45ms。
另，附冒泡算法排序200000条数据的测试结果以做对比：
