我的合并排序实现有什么问题？

Question

// merge operation for merge sort
private static void merge(int[] a, int left, int middle, int right) {
    int[] temp = new int[right - left + 1];        
    int leftCrawler = left, rightCrawler = middle;
    int currentIndex = 0;

    while (leftCrawler < middle && rightCrawler <= right) {
        if (a[leftCrawler] < a[rightCrawler])
            temp[currentIndex++] = a[leftCrawler++];
        else
            temp[currentIndex++] = a[rightCrawler++];
    }

    while (leftCrawler < middle)
        temp[currentIndex++] = a[leftCrawler++];

    while (rightCrawler <= right)
        temp[currentIndex++] = a[rightCrawler++];

    // copy temp into a
    for (int i = 0; i < temp.length; i++)
        a[i] = temp[i];
}

private static void mergeSort(int[] a, int left, int right) {
    if (right > left) {
        int middle = left + (right - left) / 2;
        mergeSort(a, left, middle);
        mergeSort(a, middle + 1, right);
        merge(a, left, middle, right);
    }
}

public static void mergeSort(int[] a) {
    int left = 0, right = a.length - 1;
    mergeSort(a, left, right);
}

所以，我认为问题可能出在我的合并操作上，但是我在以下数组int[] a = {2, 5, 7, 15, 8, 9, 10} ， left = 0 , middle = 4和right = a.length - 1并且合并操作完成它成功所需的操作。

我将我的 mergeSort 实现与各种网站上的实现进行了比较，但我看不出有什么不同。 我的 mergeSort 不会成功地对数组进行排序。 我究竟做错了什么？

Answer 1

问题可能出在您的副本上：

    // copy temp into a
    for(int i = 0; i < temp.length; i++)
        a[i] = temp[i];

你可能想要的是（注意left + i ）：

    // copy temp into a
    for(int i = 0; i < temp.length; i++)
        a[left + i] = temp[i];

（您的测试未检测到问题，因为left为 0。）

Answer 2

您的代码中有 3 个错误：

• 合并循环不包括a[middle]处的元素，因为您使用leftCrawler < middle而不是：

   while (leftCrawler <= middle && rightCrawler <= right)

• 第二个循环while (leftCrawler < middle)也必须改为：

   while (leftCrawler <= middle)

• 从temp复制回a的循环使用了不正确的索引到a 。 它应该是：

   // copy temp into a for (int i = 0; i < temp.length; i++) a[left + i] = temp[i];

请注意，第一个错误源于此处使用的有害约定，其中right和middle包含在切片中而不是排除在外。 排除正确的边界允许更简单的代码而没有任何容易出错的+1 / -1调整。

这是一个修改后的版本：

// merge operation for merge sort
private static void merge(int[] a, int left, int middle, int right) {
    int[] temp = new int[right - left];        
    int leftCrawler = left, rightCrawler = middle;
    int currentIndex = 0;

    while (leftCrawler < middle && rightCrawler < right) {
        if (a[leftCrawler] < a[rightCrawler])
            temp[currentIndex++] = a[leftCrawler++];
        else
            temp[currentIndex++] = a[rightCrawler++];
    }

    while (leftCrawler < middle)
        temp[currentIndex++] = a[leftCrawler++];

    while (rightCrawler < right)
        temp[currentIndex++] = a[rightCrawler++];

    // copy temp into a
    for (int i = 0; i < temp.length; i++)
        a[left + i] = temp[i];
}

private static void mergeSort(int[] a, int left, int right) {
    if (right - left >= 2) {
        int middle = left + (right - left) / 2;
        mergeSort(a, left, middle);
        mergeSort(a, middle, right);
        merge(a, left, middle, right);
    }
}

public static void mergeSort(int[] a) {
    mergeSort(a, 0, a.length);
}