ArrayList的Java递归合并排序
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【中文标题】ArrayList的Java递归合并排序【英文标题】：Java Recursive MergeSort for ArrayLists 【发布时间】：2016-04-19 10:31:04 【问题描述】：我的 mergesort 函数出现问题，因为我无法在将一系列整数或字符串输入程序时对其进行排序。我有一个将项目调用到其中的外部类，但是它根本不对数字/字符串进行排序。两种方法如下，不知道问题出在哪里。数字是随机输入的。
代码：
/**
* Takes in entire vector, but will merge the following sections together:
* Left sublist from a[first]..a[mid], right sublist from a[mid+1]..a[last].
* Precondition: each sublist is already in ascending order
*
* @param a
* reference to an array of integers to be sorted
* @param first
* starting index of range of values to be sorted
* @param mid
* midpoint index of range of values to be sorted
* @param last
* last index of range of values to be sorted
*/
private void merge(ArrayList<Comparable> a, int first, int mid, int last)
int x;
int i;
ArrayList<Comparable> left = new ArrayList<Comparable>();
ArrayList<Comparable> right = new ArrayList<Comparable>();
mergeSort(a,first,mid);
for(i = 0; i < a.size() - mid; i++)
left.add(i,a.get(i));
a.remove(i);
mergeSort(a,mid,last);
for (x = mid; x < a.size(); x++)
right.add(x,a.get(x));
a.remove(x);
if ((left.get(i).compareTo(right.get(x))) > 0)
i++;
a.add(i);
else if (i < x)
x++;
a.add(x);
System.out.println();
System.out.println("Merge");
System.out.println();
/**
* Recursive mergesort of an array of integers
*
* @param a
* reference to an array of integers to be sorted
* @param first
* starting index of range of values to be sorted
* @param last
* ending index of range of values to be sorted
*/
public void mergeSort(ArrayList<Comparable> a, int first, int last)
int mid = (first + last)/2;
if(first == last)
else if(last - first == 1)
merge(a,first, mid ,last);
else
last = mid;
【问题讨论】：
建议：从少量数字开始排序，跟踪一些战略步骤，然后迭代。 阅读wikien.wikipedia.org/wiki/Merge_sort，我觉得很清楚了。 【参考方案1】：有几个问题，但一个重要的问题是你不应该在修改列表时迭代列表，即在：
for (i = 0; i < a.size() - mid; i++)
left.add(i,a.get(i));
a.remove(i);
因为一旦你删除了一个元素，其他元素的索引就不一样了......所以你添加了a的left元素，这不是你想的那样。
工作代码如下（带有一些 cmets）：
private static void merge(ArrayList<Comparable> a)
if (a.size()<=1) return; // small list don't need to be merged
// SEPARATE
int mid = a.size()/2; // estimate half the size
ArrayList<Comparable> left = new ArrayList<Comparable>();
ArrayList<Comparable> right = new ArrayList<Comparable>();
for(int i = 0; i < mid; i++) left.add(a.remove(0)); // put first half part in left
while (a.size()!=0) right.add(a.remove(0)); // put the remainings in right
// Here a is now empty
// MERGE PARTS INDEPENDANTLY
merge(left); // merge the left part
merge(right); // merge the right part
// MERGE PARTS
// while there is something in the two lists
while (left.size()!=0 && right.size()!=0)
// compare both heads, add the lesser into the result and remove it from its list
if (left.get(0).compareTo(right.get(0))<0) a.add(left.remove(0));
else a.add(right.remove(0));
// fill the result with what remains in left OR right (both can't contains elements)
while(left.size()!=0) a.add(left.remove(0));
while(right.size()!=0) a.add(right.remove(0));
已经在一些输入上进行了测试...示例：
[4, 7, 1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11]
[0, 1, 1, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 7, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]
为了提高效率，您可以使用subList 方法来避免显式构建过多的子列表，它需要注意索引。
【讨论】：
谢谢！这真的很有帮助【参考方案2】：public class MergeSort
public void sort(List<Integer> list)
sortAndMerge(list, 0, list.size()-1);
public void sortAndMerge(List<Integer> list, int start, int end)
if((end - start) >= 2)
int mid = (end - start)/2;
sortAndMerge(list, start, start + mid);
sortAndMerge(list, start + mid +1, end);
int i=start;
int j=start + mid +1;
while(i<j && j<=end)
if(list.get(i) > list.get(j))
list.add(i, list.remove(j));
i++;
j++;
else if(list.get(i) == list.get(j))
list.add(i+1, list.remove(j));
i++;
j++;
else
i++;
else
if(end > start)
if(list.get(start) > list.get(end))
int endValue = list.remove(end);
list.add(start, endValue);
【讨论】：
请解释这段代码如何解决OP的问题。【参考方案3】：关于 Kraal 的实施的警告，已获得复选标记。这是一个很好的实现，但是 Kraal 的合并排序不保留具有相同值的项目的相对顺序，这在某些情况下，例如在对对象进行排序时，是合并排序具有其他排序算法（如快速排序）的重要优势， 没有。我修改了 Kraal 的代码以保留相对顺序。
private static List<Object> merge(final List<Object> left, final List<Object> right)
printArr("left", left);
printArr("Right", right);
final List<Object> merged = new ArrayList<>();
while (!left.isEmpty() && !right.isEmpty())
if(left.get(0).getValue()-right.get(0).getValue() <= 0)
merged.add(left.remove(0));
else
merged.add(right.remove(0));
merged.addAll(left);
merged.addAll(right);
return merged;
public static void mergeSort(final List<Object> input)
if (input.size() > 1)
final List<Object> left = new ArrayList<Object>();
final List<Object> right = new ArrayList<Object>();
boolean logicalSwitch = true;
while (!input.isEmpty())
if (logicalSwitch)
left.add(input.remove(0));
else
right.add(input.remove(input.size()/2));
logicalSwitch = !logicalSwitch;
mergeSort(left);
mergeSort(right);
input.addAll(merge(left, right));
【讨论】：
【参考方案4】：如果你想使用合并排序对数组进行排序，而不是自己实现排序算法， 我推荐使用标准 Java 排序算法，因为它为非原始类型实现了“Merge sort”算法。
Collections.sort();
如果您想实现自己的合并排序版本，那么您应该首先查看this implementation。
如果您有兴趣更好地理解排序算法，我推荐this book。
【讨论】：
【参考方案5】：我有一个外部类将项目调用到其中，但是它根本不会对数字/字符串进行排序。下面是这两种方法，不知道问题出在哪里。
第一个问题是，如果您使用 first = 0 和 last = a.size() 调用您的 mergeSort 方法，您将不会对任何内容进行排序，因为您只在 last-first == 1 时调用 merge：
public void mergeSort(ArrayList<Comparable> a, int first, int last)
int mid = (first + last)/2;
if(first == last)
else if(last - first == 1)
// you only merge if last - first == 1...
merge(a,first, mid ,last);
else
last = mid;
从这一点开始，我不明白您是如何尝试实现合并排序算法的。它既不是自上而下的，也不是自下而上的实现。您在合并方法中进行拆分，这也很奇怪。如果您提供了伪代码 + 调用 public 方法的方式，那么帮助您会更容易。恕我直言，您的算法确实存在问题。
事实上，归并排序算法实现起来非常简单。为了说明这一点，我使用Deque 而不是List 对象编写了这个top down implementation of the merge sort algorithm：
import java.util.Deque;
import java.util.LinkedList;
public class Example
private LinkedList<Comparable> merge(final Deque<Comparable> left, final Deque<Comparable> right)
final LinkedList<Comparable> merged = new LinkedList<>();
while (!left.isEmpty() && !right.isEmpty())
if (left.peek().compareTo(right.peek()) <= 0)
merged.add(left.pop());
else
merged.add(right.pop());
merged.addAll(left);
merged.addAll(right);
return merged;
public void mergeSort(final LinkedList<Comparable> input)
if (input.size() != 1)
final LinkedList<Comparable> left = new LinkedList<Comparable>();
final LinkedList<Comparable> right = new LinkedList<Comparable>();
// boolean used to decide if we put elements
// in left or right LinkedList
boolean logicalSwitch = true;
while (!input.isEmpty())
if (logicalSwitch)
left.add(input.pop());
else
right.add(input.pop());
logicalSwitch = !logicalSwitch;
mergeSort(left);
mergeSort(right);
input.addAll(merge(left, right));
我使用了Deque，因为peek()/pop() 恕我直言比get(0) 和remove(0) 更漂亮，但这取决于你。如果您绝对要使用ArrayList，请遵循相应的实现。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Example
private List<Comparable> merge(final List<Comparable> left, final List<Comparable> right)
final List<Comparable> merged = new ArrayList<>();
while (!left.isEmpty() && !right.isEmpty())
if (left.get(0).compareTo(right.get(0)) <= 0)
merged.add(left.remove(0));
else
merged.add(right.remove(0));
merged.addAll(left);
merged.addAll(right);
return merged;
public void mergeSort(final List<Comparable> input)
if (input.size() != 1)
final List<Comparable> left = new ArrayList<Comparable>();
final List<Comparable> right = new ArrayList<Comparable>();
boolean logicalSwitch = true;
while (!input.isEmpty())
if (logicalSwitch)
left.add(input.remove(0));
else
right.add(input.remove(0));
logicalSwitch = !logicalSwitch;
mergeSort(left);
mergeSort(right);
input.addAll(merge(left, right));
这两种实现都适用于Integer和String或其他Comparable。
希望对你有帮助。
【讨论】：
这真是太好了！但是我需要帮助来了解如何使用 Arraylists 而不是 deque 创建它，因为我还没有在我的课堂上介绍过这个 答案的第二部分使用了ArrayLists。缺少什么？ 哦抱歉，我错过了代码的第二部分，现在看起来更有帮助以上是关于ArrayList的Java递归合并排序的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章