使用 Java 实现归并排序

Question

我试图使用 java 实现合并排序，但它说：

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
    at HelloWorld.merge(HelloWorld.java:42)
    at HelloWorld.sort(HelloWorld.java:30)
    at HelloWorld.sort(HelloWorld.java:28)
    at HelloWorld.sort(HelloWorld.java:29)
    at HelloWorld.sort(HelloWorld.java:28)
    at HelloWorld.main(HelloWorld.java:10)

所以我试图在合并子例程中将原始数组复制到辅助数组中，我认为这是我用于辅助数组的长度搞砸了一切，不是 "r-l+1" 辅助数组的长度？

如果我将 100 作为 helper 数组的长度，代码会工作，但显然当原始数组的大小变大时它不会工作。

请帮助并提前致谢。

public class HelloWorld{

     public static void main(String []args){

         HelloWorld ms = new HelloWorld();
         int arr[] = new int[]{4,3,0,1,3,2,4,20,13,22,10};

         ms.sort(arr, 0, arr.length - 1);

         ms.printArr(arr);

     }

     void printArr(int arr[])
     {
         int n = arr.length;
         for(int i = 0; i<n; i++){
             System.out.print(" "+arr[i]);
         }
     }

     void sort(int arr[], int l, int r)
     {
         if(l<r){
             int m = (l+r)/2;
             sort(arr, l, m);
             sort(arr, m+1, r);
             merge(arr, l, m, r);

         }

     }

     void merge(int arr[], int l, int m, int r)
     {
        //find out helper array length
        int helper[] = new int[r-l+1];
         // Your code here
         for(int i=l; i<=r; i++){
             helper[i] = arr[i];
         }
         int i = l;
         int k = l;
         int j = m+1;
         while(i<=m && j<=r){
             if(helper[i]<=helper[j]){
                 arr[k]=helper[i];
                 i++;
             }else{
                 arr[k]=helper[j];
                 j++;
             }
             k++;
         }

         while(i<=m){
             arr[k]=helper[i];
             i++;
             k++;
         }
     }


}

Answer 1

您创建了一个大小为 r - l + 1

的数组

int helper[] = new int[r-l+1];

合并方法将与l = 3, m = 3, r = 4一起执行所以数组助手的大小为 r - l + 1 = 2 = [0, 0]

您的 for 循环从 l..r 运行

     for(int i=l; i<=r; i++){
         helper[i] = arr[i];
     }

并且您尝试将值从 arr[3] 设置为 helper[3] 这是不可能的，因为 helper.length = 2

这就是 ArrayIndexOutOfBoundsException 发生的原因！您可以将对辅助索引的访问权限修改为 i - l

void merge(int arr[], int l, int m, int r) {
    // find out helper array length
    int helper[] = new int[r - l + 1];
    // Your code here
    System.arraycopy(arr, l, helper, 0, helper.length);
    int i = l;
    int k = l;
    int j = m + 1;
    while (i <= m && j <= r) {
        if (helper[i - l] <= helper[j - l]) { // <---
            arr[k] = helper[i - l]; // <---
            i++;
        } else {
            arr[k] = helper[j - l]; // <---
            j++;
        }
        k++;
    }

    while (i <= m) {
        arr[k] = helper[i - l]; // <---
        i++;
        k++;
    }
}

Answer 2

如果我理解您尝试正确实现合并排序算法的 MERGE 子例程的方式，那么您正在复制数组的相关部分（来自索引 l, inclusive, 将 l, inclusive) 索引到辅助数组中，然后使用复制到辅助数组中的数据修改原始数组。

在这种情况下，辅助数组的长度确实应该是 r-l+1。但是，查看将原始数组部分复制到辅助数组的代码，您并没有在 for 循环中偏移索引。正确的做法是：

int helper[] = new int[r-l+1];

for (int i = l; i <= r; i++){
    helper[i-l] = arr[i];
}

别忘了数组是零索引的！

不过，如果您绝对必须复制数组，我确实建议继续使用更现代的方法来复制数组。在这种情况下，我认为最适应的是系统调用 System.arraycopy(arr, l, helper, 0, r-l+1)。如果您想了解更多关于在 Java 中复制数组（完全或部分）的不同方法，请查看 this answer。

使用 Java 实现归并排序

Implementing Merge Sort with Java

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