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归并排序是一种高效的稳定排序算法，由Tony Hoare提出，并且在1960年被Bob Floyd优化为更高效的形式。归并排序的基本思想是将数组分成两半，分别进行归并排序，然后将两半有序数组合并成一个有序数组。这种方法的时间复杂度是O(n log n)，空间复杂度是O(n)。
归并排序的实现通常包括以下几个步骤：
归并操作：将两个已经排好序的数组合并成一个有序数组。通常使用双向数组来提高效率。
归并排序：递归地对数组进行分割，直到每个子数组只有一个元素为止，然后再逐步合并。
优化：通过将常数倍增的子问题分解，减少递归深度，提高效率。
以下是归并排序的伪代码实现：
#include#include #include #include #include using namespace std;const int MAXSIZE = 1001;// 归并排序函数void Merge(int r[], int r1[], int s, int m, int t) { int i = s, j = m + 1, k = s; while (i <= m && j <= t) { if (r[i] <= r[j]) r1[k++] = r[i++]; else r1[k++] = r[j++]; } if (i <= m) { while (i < m) r1[k++] = r[j++]; } else { while (j < t) r1[k++] = r[j++]; }}void mergepass(int r[], int r1[], int n, int h) { int i = 2 * i; while (i <= n - 2 * h + 1) { Merge(r, r1, i, i + h - 1, i + 2 * h - 1); if (i > n - h + 1) { Merge(r, r1, i, i + h - 1, n); } else { for (int k = i; k <= n; k++) r1[k] = r[k]; } i = 2 * i; }}void MergeSort(int r[], int r1[], int n) { int h = 1; while (h < n) { mergepass(r, r1, n, h); h *= 2; }}void mergesort() { // 递归实现}// 从外存读取数据到内存数组void read_data(int data[]) { ifstream infile("data_salary.txt", ios::in); if (!infile) { cerr << "open data_salary.txt error!" << endl; system("pause"); exit(1); } for (int i = 1; i < MAXSIZE; i++) { infile >> data[i]; } infile.close();}// 输出内存数组到外存文件void write_data(int data[]) { ofstream outfile("ordered_data_salary.txt", ios::out); if (!outfile) { cerr << "open ordered_data_salary.txt error!" << endl; } for (int i = 1; i < MAXSIZE; i++) { outfile << data[i] << endl; } outfile.close();}
头文件包含：iostream、fstream、cstdlib、windows.h、ctime，这些是常用的C++头文件。
常量定义：MAXSIZE定义了数组的最大规模。
归并排序函数：包括Merge、mergepass、MergeSort和mergesort函数。
读取数据：从文件data_salary.txt读取数据到数组data。
写数据：将排序后的数据写入文件ordered_data_salary.txt。
归并操作：Merge函数负责将两个子数组合并成一个有序数组。
归并排序：mergepass函数负责对数组进行归并排序，MergeSort函数是非递归实现。
递归优化：通过逐步增加归并长度h，减少递归深度，提高效率。
读取数据：从外部文件读取数据并存储在数组中。
排序数据：使用归并排序对数据进行排序。
输出结果：将排序后的数据写入外部文件。
减少递归深度：通过逐步增加归并长度h，减少递归深度，提高效率。
使用双向数组：提高内存利用率，减少数据复制次数。
优化常数倍增：通过调整常数倍增的方式，减少时间复杂度。
处理异常：确保文件读写操作异常处理，避免程序崩溃。
通过上述实现和优化，可以有效地对数据进行排序，并提高程序的运行效率。
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