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C++ 怎么实现归并排序 C++ Merge Sort递归实现代码【算法】

穿越時空

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发布时间:2026-02-04 13:03:31

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来源于php中文网

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归并排序需统一使用左闭右闭区间,mid = left + (right - left) / 2,子区间为[left, mid]和[mid+1, right];merge时先复制待合并段到临时数组,再双指针归并,最后必须拷回剩余元素。

c++ 怎么实现归并排序 c++ merge sort递归实现代码【算法】

归并排序在 C++ 里用递归实现并不难,但容易在边界处理、临时数组拷贝、索引越界上出错。核心是「分治 + 合并」,关键不在写对,而在写稳。

merge 函数怎么写才不越界

合并两个已排序子区间时,常见错误是 leftmidright 的开闭区间理解混乱,导致访问 arr[mid+1] 越界或漏掉最后一个元素。

  • 统一用左闭右闭区间:即子数组范围是 [left, right],则中点为 mid = left + (right - left) / 2,左右子区间分别是 [left, mid][mid+1, right]
  • merge 函数接收 arrleftmidright,先复制整个待合并段到临时数组(避免原地覆盖),再双指针归并回原数组
  • 合并循环结束后,必须把左右两段剩余元素全部拷回——不能只靠 i 或 j 中的一个判断
void merge(vector& arr, int left, int mid, int right) {
    vector temp(right - left + 1);
    int i = left, j = mid + 1, k = 0;
    while (i <= mid && j <= right) {
        if (arr[i] <= arr[j]) temp[k++] = arr[i++];
        else temp[k++] = arr[j++];
    }
    while (i <= mid) temp[k++] = arr[i++];
    while (j <= right) temp[k++] = arr[j++];
    for (int idx = 0; idx < temp.size(); ++idx) {
        arr[left + idx] = temp[idx];
    }
}

mergesort 递归调用的终止条件和参数传递

递归函数入口常写成 mergesort(arr, 0, arr.size()-1),但终止条件若写成 if (left == right) 没问题;若用 if (left >= right) 更安全,能兼容空数组(size()==0)和单元素情况。

  • 每次递归前必须检查 left ,否则 mid 计算可能无效,且会无限递归
  • 递归调用顺序:先 mergesort(arr, left, mid),再 mergesort(arr, mid+1, right),最后 merge(...);顺序反了会导致子数组未排序就合并
  • 不要传 vector 值拷贝——必须传引用 vector&,否则排序无效

vector 作为容器时要注意内存和性能

每层 merge 都新建 temp 数组,频繁分配释放会影响性能。实际项目中可考虑预分配一个全局临时缓冲区(大小等于原数组),避免重复 new/delete。

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  • 小数组(比如 size )直接用插入排序更高效,可在递归到底层时切换:if (right - left + 1
  • 如果输入是 int* 和长度,记得把 right 设为 n-1,别误用 n 当右边界
  • STL 迭代器版本虽灵活,但初学建议先掌握基于下标索引的写法,避免 std::distance 和迭代器失效干扰逻辑

最常被忽略的是:合并时临时数组的索引偏移计算——arr[left + idx] 这一步漏加 left,会导致只改了数组开头部分,后半段根本没更新。这个 bug 不报错,但结果全乱。

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