C - 合并排序的合并部分

Question

我是合并排序新手，正在尝试创建一个。我的合并排序没有对我发送的数组进行排序，我不明白为什么。这是所有代码的链接 http://pastebin.com/M4RUzhUa

这是我的合并排序函数

void merge_sort(int array[], int low, int high) {
        int middle = (low + high) / 2;

        if(low < high) {
                merge_sort(array, low, middle);
                merge_sort(array, middle+1, high);
                merge(array, low, middle, high);
        }
}

这是我的(更新的)合并函数

void merge(int array[], int low, int middle, int high) {
int size,left,right,i, j;
size = high - low + 1;
int array1[high];

left = low;
right = middle + 1;
i = low;

while ((left<=middle) && (right<=high)) {
        if(array[left] < array[right]) {
                array1[i] = array[left];
                left++;
                i++;
        }
        else {
                array1[i] = array[right];
                right++;
                i++;
        }
}
while (left <= middle) {
        array1[i] = array[left];
        left++;
        i++;
}
while (right <= high) {
        array1[i] = array[right];
        right++;
        i++;
}
for (j = low; j < i; j++) {
        array[j] = array1[j];
}
}

在我的程序中，输入数组是

9 3 2 1 5

输出是

0 1 2 3 5

第一个元素发生了一些我无法弄清楚的事情

Answer 1

更新代码的新评论:

看起来您正轻快地越过数组的末尾。测试的一种方法是在数组周围添加一些保护变量，如下所示:

#define NUM_OF_INTS 5
#define DEBUG 1
int main()
{
    int frontguard=-500;
    int numbers[NUM_OF_INTS];
    int backguard=-600;
    int i;

    srand(0);
    //Fill the array
    for( i = 0; i < NUM_OF_INTS; i++ )
    {
        //Use random numbers
        //numbers[i] = rand()%10000;    

        //Use reverse sorted list
        numbers[i] = NUM_OF_INTS-i;         

        //Use sorted list
        //numbers[i] = i;
    }

    if (DEBUG == 1) printf( "Unsorted list\n" );
    if (DEBUG == 1) printarray( numbers, 0, NUM_OF_INTS/2, NUM_OF_INTS );   
    if (DEBUG == 1) printf( "frontguard=%04d, backguard=%04d\n", frontguard, backguard);

    merge_sort( numbers, 0, NUM_OF_INTS );

    if (DEBUG == 1 ) printf( "\nSorted list\n"); 
    if (DEBUG == 1) printarray( numbers, 0, NUM_OF_INTS/2, NUM_OF_INTS );   
    if (DEBUG == 1) printf( "frontguard=%04d, backguard=%04d\n", frontguard, backguard);

    return 0;
}

printarray 是我编写的一个辅助函数，用于 pretty-print 数组中发生的情况

void printarray( const int arr[], const int low, const int middle, const int high )
{
    int i;
    for (i = low; i < high; i++ )
    {
        if( i == low )
            printf( "   L%04d", i );
        else if( i == middle )
            printf( "   M%04d", i );
        else if( i == (high-1) )
            printf( "   H%04d", i );
        else 
            printf( "   *%04d", i );        
    }
    printf( "\n" );
    for( i = low; i < high; i++ )
        printf( "    %04d", arr[i] );
    printf( "\n" );
}   

如果您没有/想要调试器，通常必须创建一些辅助调试函数(例如此函数)才能使代码正常工作。不要害怕编写一些一次性代码来了解您的代码在做什么!在这种情况下，我不需要L/M/H这行，但花时间还是值得的。我建议将这些类型的函数留在代码中，并进行注释(使用#define，例如 DEBUG)，以防将来的维护人员需要它们。

这是函数的原样输出:

Unsorted list
   L0000   *0001   M0002   *0003   H0004
   0005    0004    0003    0002    0001
frontguard=-500, backguard=-600

Sorted list
   L0000   *0001   M0002   *0003   H0004
    -600    0001    0002    0003    0004
frontguard=-500, backguard=0005

您可以看到backguard被覆盖并“窃取”到您的输出中。 (顺便说一句，这种行为在不同的 CPU 架构、C 实现和运行细节上可能有所不同。)问题是您使用 high 从 main() 调用 merge_sort 作为数组的大小(在本例中为 5)，但是 merge_sort 期望 high 是数组中的最后一个有效索引(numbers[4] 是最后一个数组项)。将 main() 修改为

    merge_sort( numbers, 0, NUM_OF_INTS-1 );

并针对已排序、反向排序和随机数字数组进行测试。

<小时/> 原评论:

首先，您应该收到段错误，而不仅仅是错误排序的数据。

    size = high - low + 1;
//create a helper array and set it equal to the input array
    int array1[size];
    for (i = low; i <= high; i++) {
            array1[i] = array[i];
    }

想想当 low 不为零时会发生什么。假设 l=6、m=6、h=7。您将辅助数组的大小设置为 2，但您使用 i=6 来访问它，因此您正在破坏堆栈。

最简单的解决方法是声明 int array1[high];。它的内存效率很低，但它使其余代码保持简单，这确实更有值(value)。

其次，您的 for 循环索引超出了数组末尾，您需要使用 i < high。在 C 中，数组从 0 开始，因此大小为 5 的数组的有效位置为 0,1,2,3,4。您的代码将尝试从 array[5] 读取(可能不是致命的)，并写入 array1[5] (很可能是致命的)。我敢打赌，这就是为什么你在 size 语句中有 +1，因为否则你已经超出了 array1 的末尾。

    for (i = low; i < high; i++) {

这些将修复您的段错误。修复此问题后，您的输出中仍然会收到垃圾数据。

中间的 else-if 语句永远不会被执行 - 任何等效的数据都将被第一个 if 语句覆盖。

您的 while 循环无法正确处理退化情况。它需要检测两个列表中的一个是否已被完全消耗，如果是，则复制另一个列表的其余部分。

此外，while 循环需要单独的跟踪器变量来表示低、中和输出数组。您不能将 currentLow 同时用于 low 数组和输出数组。

最后，在测试排序时，随机数据是不够的(尤其是大小为 5)，您应该始终测试已排序和反向排序列表的完全退化情况。