Merge Sort в C: объяснение шагов алгоритма

Merge sort - это один из самых популярных и эффективных алгоритмов сортировки. Он основывается на принципе "разделяй и властвуй" и представляет собой рекурсивный алгоритм, который сначала разбивает исходный массив на множество подмассивов, каждый из которых содержит один элемент, а затем многократно объединяет соседние подмассивы в один новый, больший и отсортированный массив.

Пример кода алгоритма Merge sort на языке C:

c
void merge(int arr[], int l, int mid, int r){
    int i, j, k;
    int n1 = mid - l + 1;
    int n2 = r - mid;
 
    int L[n1], R[n2];
 
    for (i = 0; i < n1; i++)
        L[i] = arr[l + i];
    for (j = 0; j < n2; j++)
        R[j] = arr[mid + 1 + j];
 
    i = 0;
    j = 0;
    k = l;
 
    while (i < n1 && j < n2) {
        if (L[i] <= R[j]) {
            arr[k] = L[i];
            i++;
        }
        else {
            arr[k] = R[j];
            j++;
        }
        k++;
    }
 
    while (i < n1) {
        arr[k] = L[i];
        i++;
        k++;
    }
 
    while (j < n2) {
        arr[k] = R[j];
        j++;
        k++;
    }
}
 
void mergeSort(int arr[], int l, int r){
    if (l < r) {
        int mid = l + (r - l) / 2;
 
        mergeSort(arr, l, mid);
        mergeSort(arr, mid + 1, r);
 
        merge(arr, l, mid, r);
    }
}

В данной реализации Merge sort, функция mergeSort() представляет собой основную функцию, которая использует рекурсивный подход сначала разделяя массив с помощью функции mergeSort на меньшие подмассивы, а затем сливает их в один отсортированный массив.

Функция merge() осуществляет операцию слияния двух подмассивов. При этом, с помощью двух указателей i и j, осуществляется проход по каждому элементу обоих подмассивов. Сравнивая элементы на каждой итерации цикла, функция определяет порядок следования элементов в исходном массиве и записывает их в отсортированном порядке в новый массив.

Таким образом, алгоритм Merge sort на C является простым и эффективным способом сортировки массивов. Учитывая его быстродействие, и он является основным алгоритмом в большинстве сред и библиотек для сортировки элементов.