merge sort java program implement mergesort
यह ट्यूटोरियल बताता है कि जावा में मर्ज सॉर्ट क्या है, मर्जर्ट एल्गोरिथ्म, स्यूडो कोड, मर्ज सॉर्ट इम्प्लीमेंटेशन, उदाहरण के पुनरावर्ती और पुनरावर्ती मेरजॉर्ट:
मर्ज सॉर्ट तकनीक 'डिवाइड-एंड-कॉनकेयर' रणनीति का उपयोग करती है। इस तकनीक में, जिस डेटा सेट को सॉर्ट करना होता है, उसे सॉर्ट करने के लिए छोटी इकाइयों में विभाजित किया जाता है।
=> आसान जावा प्रशिक्षण श्रृंखला के माध्यम से पढ़ें।
आप क्या सीखेंगे:
मर्ज सॉर्ट इन जावा
उदाहरण के लिए, यदि किसी सरणी को मर्जसॉर्ट का उपयोग करके सॉर्ट किया जाना है, तो सरणी को इसके मध्य तत्व के आसपास दो उप-सरणियों में विभाजित किया गया है। इन दो उप-सरणियों को आगे छोटी इकाइयों में विभाजित किया जाता है जब तक कि हमारे पास प्रति यूनिट केवल 1 तत्व न हो।
एक बार विभाजन हो जाने के बाद, यह तकनीक प्रत्येक तत्व की तुलना करके और विलय करते समय उन्हें छाँटकर इन व्यक्तिगत इकाइयों का विलय कर देती है। इस तरह से पूरे सरणी को वापस विलय कर दिया जाता है, हमें एक क्रमबद्ध सरणी मिलती है।
इस ट्यूटोरियल में, हम सामान्य रूप से अपने एल्गोरिथ्म और छद्म कोड के साथ-साथ जावा में तकनीक के कार्यान्वयन सहित इस सॉर्टिंग तकनीक के सभी विवरणों पर चर्चा करेंगे।
जावा में मर्जर्स एल्गोरिथ्म
निम्नलिखित तकनीक के लिए एल्गोरिथ्म है।
# 1) ऐ सरणी myArray की लंबाई एन घोषित करें
#दो) जांचें कि क्या N = 1, myArray पहले से ही सॉर्ट किया गया है
# 3) यदि N 1 से अधिक है,
- सेट बाएं = 0, दाएं = एन -1
- कंप्यूट मध्य = (बाएँ + दाएँ) / 2
- सबरूटीन मर्ज_सोर्ट (मायएयर, लेफ्ट, मिडिल) को कॉल करें => यह एरे के पहले हाफ को सॉर्ट करता है
- कॉल सबरूटीन मर्ज_सोर्ट (myArray, मध्य + 1, दाएं) => यह सरणी के दूसरे भाग को छांटेगा
- उपरोक्त चरणों में सॉर्ट किए गए सरणियों को मर्ज करने के लिए सबरूटीन मर्ज (myArray, बाएं, मध्य, दाएं) को कॉल करें।
# 4) बाहर जाएं
जैसा कि एल्गोरिथम चरणों में देखा गया है, सरणी को बीच में दो में विभाजित किया गया है। फिर हम पुनरावृत्ति को सरणी के बाएं आधे भाग और फिर दाएं आधे भाग में क्रमबद्ध करते हैं। एक बार जब हम व्यक्तिगत रूप से दोनों हिस्सों को छांट लेते हैं, तो वे एक साथ क्रमबद्ध सरणी प्राप्त करने के लिए विलय कर दिए जाते हैं।
मर्ज सॉर्ट छद्म कोड
चलो मर्जेसर्ट तकनीक के लिए छद्म कोड देखें। जैसा कि पहले से ही चर्चा है कि यह एक ide डिवाइड-एंड-कॉनकेयर ’तकनीक है, हम डेटा सेट को विभाजित करने और फिर सॉर्ट किए गए डेटा सेट को मर्ज करने के लिए रूटीन प्रस्तुत करेंगे।
procedure mergesort( var intarray as array ) if ( n == 1 ) return intarray var lArray as array = intarray(0) ... intarray (n/2) var rArray as array = intarray (n/2+1) ... intarray (n) lArray = mergesort(lArray ) rArray = mergesort(rArray ) return merge(lArray, rArray ) end procedure procedure merge( var l_array as array, var r_array as array ) var result as array while (l_array and r_array have elements ) if (l_array (0) > r_array (0) ) add r_array (0) to the end of result remove r_array (0) from r_array else add l_array (0) to the end of result remove l_array (0) from l_array end if end while while (l_array has elements ) add l_array (0) to the end of result remove l_array (0) from l_array end while while (r_array has elements ) add r_array (0) to the end of result remove r_array (0) from r_array end while return result end procedureउपरोक्त छद्म कोड में, हमारे पास दो दिनचर्याएं हैं यानी मर्जेसर्ट और मर्ज। रूटीन मेरिजॉर्ट इनपुट सरणी को एक व्यक्तिगत सरणी में विभाजित करता है जो सॉर्ट करने के लिए काफी आसान है। तब इसे मर्ज की दिनचर्या कहते हैं।
मर्ज दिनचर्या व्यक्तिगत उप-सरणियों को मर्ज करती है और परिणामी क्रमबद्ध सरणी लौटाती है। मर्ज सॉर्ट के लिए एल्गोरिथ्म और छद्म कोड को देखने के बाद, आइए एक उदाहरण का उपयोग करके इस तकनीक का वर्णन करें।
मर्जर्ट इलस्ट्रेशन
इस तकनीक का उपयोग करके निम्न सरणी पर विचार करें।
अब मर्ज सॉर्ट एल्गोरिथ्म के अनुसार, हम इस सरणी को इसके मध्य तत्व में दो उप-सरणियों में विभाजित करेंगे। तब तक हम उप-सरणियों को छोटे सरणियों में विभाजित करना जारी रखेंगे, जब तक कि हमें प्रत्येक सरणी में एक तत्व नहीं मिलता।
एक बार प्रत्येक उप-सरणी में केवल एक तत्व होता है, हम तत्वों को मर्ज करते हैं। विलय करते समय, हम तत्वों की तुलना करते हैं और यह सुनिश्चित करते हैं कि वे मर्ज किए गए सरणी में क्रम में हैं। तो हम अपने तरीके से एक मर्ज किए गए सरणी को प्राप्त करने के लिए काम करते हैं।
प्रक्रिया नीचे दी गई है:
जैसा कि ऊपर चित्रण में दिखाया गया है, हम देखते हैं कि सरणी को बार-बार विभाजित किया जाता है और फिर एक क्रमबद्ध सरणी प्राप्त करने के लिए विलय कर दिया जाता है। इस अवधारणा को ध्यान में रखते हुए, आइए जावा प्रोग्रामिंग भाषा में मर्जेसर्ट के कार्यान्वयन पर आगे बढ़ते हैं।
मर्ज सॉर्ट इम्प्लीमेंटेशन इन जावा
हम दो दृष्टिकोणों का उपयोग करके जावा में तकनीक को लागू कर सकते हैं।
Iterative मर्ज सॉर्ट
यह एक बॉटम-अप अप्रोच है। एक तत्व के उप-सरणियों को क्रमबद्ध किया जाता है और दो-तत्व सरणियों के रूप में विलय किया जाता है। इन सरणियों को फिर चार-तत्व सरणियों और इसी तरह बनाने के लिए विलय कर दिया जाता है। इस तरह से क्रमबद्ध सरणी ऊपर की ओर जाकर निर्मित होती है।
नीचे दिए गए जावा उदाहरण से पुनरावृत्त मर्ज सॉर्ट तकनीक दिखाई देती है।
import java.util.Arrays; class Main { // merge arrays : intArray(start...mid) and intArray(mid+1...end) public static void merge(int() intArray, int() temp, int start, int mid, int end) { int k = start, i = start, j = mid + 1; // traverse through elements of left and right arrays while (i <= mid && j <= end) { if (intArray(i) < intArray(j)) { temp(k++) = intArray(i++); } else { temp(k++) = intArray(j++); } } // Copy remaining elements while (i <= mid) { temp(k++) = intArray(i++); } // copy temp array back to the original array to reflect sorted order for (i = start; i <= end; i++) { intArray(i) = temp(i); } } // sorting intArray(low...high) using iterative approach public static void mergeSort(int() intArray) { int low = 0; int high = intArray.length - 1; // sort array intArray() using temporary array temp int() temp = Arrays.copyOf(intArray, intArray.length); // divide the array into blocks of size m // m = (1, 2, 4, 8, 16...) for (int m = 1; m <= high - low; m = 2*m) { for (int i = low; i < high; i += 2*m) { int start = i; int mid = i + m - 1; int end = Integer.min(i + 2 * m - 1, high); //call merge routine to merge the arrays merge(intArray, temp, start, mid, end); } } } public static void main(String() args) { //define array to be sorted int() intArray = { 10,23,-11,54,2,9,-10,45 }; //print the original array System.out.println('Original Array : ' + Arrays.toString(intArray)); //call mergeSort routine mergeSort(intArray); //print the sorted array System.out.println('Sorted Array : ' + Arrays.toString(intArray)); } }आउटपुट:
मूल सरणी: (१०, २३, -११, ५४, २, ९, -१०, ४५)
क्रमबद्ध सरणी: (-11, -10, 2, 9, 10, 23, 45, 54)
पुनरावर्ती विलय सॉर्ट
यह एक टॉप-डाउन अप्रोच है। इस दृष्टिकोण में, सॉर्ट किए जाने वाले सरणी को छोटे सरणियों में तोड़ दिया जाता है जब तक कि प्रत्येक सरणी में केवल एक तत्व न हो। फिर छंटाई को लागू करना आसान हो जाता है।
निम्नलिखित जावा कोड मर्ज सॉर्ट तकनीक के पुनरावर्ती दृष्टिकोण को लागू करता है।
import java.util.Arrays; public class Main { public static void merge_Sort(int() numArray) { //return if array is empty if(numArray == null) { return; } if(numArray.length > 1) { int mid = numArray.length / 2; //find mid of the array // left half of the array int() left = new int(mid); for(int i = 0; i आउटपुट:
मूल सरणी: (१०, २३, -११, ५४, २, ९, -१०, ४५)
क्रमबद्ध सरणी: (- 11, -10, 2, 9, 10, 23, 45, 54)
अगले भाग में, सरणियों से स्विच करें और लिंक की गई सूची और सरणी सूची डेटा संरचनाओं को सॉर्ट करने के लिए तकनीक का उपयोग करें।
जावा में मर्ज सॉर्ट का उपयोग करके लिंक की गई क्रमबद्ध सूची
लिंक्ड लिस्ट को छांटने के लिए मर्जेसर्ट तकनीक सबसे पसंदीदा है। छंटाई की अन्य तकनीकें खराब प्रदर्शन करती हैं, जब इसकी ज्यादातर अनुक्रमिक पहुंच के कारण यह लिंक्ड सूची में आती है।
निम्न प्रोग्राम इस तकनीक का उपयोग करके एक लिंक की गई सूची को सॉर्ट करता है।
import java.util.*; // A singly linked list node class Node { int data; Node next; Node(int data, Node next) { this.data = data; this.next = next; } }; class Main { //two sorted linked list are merged together to form one sorted linked list public static Node Sorted_MergeSort(Node node1, Node node2) { //return other list if one is null if (node1 == null) return node2; else if (node2 == null) return node1; Node result; // Pick either node1 or node2, and recur if (node1.data <= node2.data) { result = node1; result.next = Sorted_MergeSort(node1.next, node2); } else { result = node2; result.next = Sorted_MergeSort(node1, node2.next); } return result; } //splits the given linked list into two halves public static Node() FrontBackSplit(Node source) { // empty list if (source == null || source.next == null) { return new Node(){ source, null } ; } Node slow_ptr = source; Node fast_ptr = source.next; // Advance 'fast' two nodes, and advance 'slow' one node while (fast_ptr != null) { fast_ptr = fast_ptr.next; if (fast_ptr != null) { slow_ptr = slow_ptr.next; fast_ptr = fast_ptr.next; } } // split the list at slow_ptr just before mid Node() l_list = new Node(){ source, slow_ptr.next }; slow_ptr.next = null; return l_list; } // use Merge sort technique to sort the linked list public static Node Merge_Sort(Node head) { // list is empty or has single node if (head == null || head.next == null) { return head; } // Split head into 'left' and 'right' sublists Node() l_list = FrontBackSplit(head); Node left = l_list(0); Node right = l_list(1); // Recursively sort the sublists left = Merge_Sort(left); right = Merge_Sort(right); // merge the sorted sublists return Sorted_MergeSort(left, right); } // function to print nodes of given linked list public static void printNode(Node head) { Node node_ptr = head; while (node_ptr != null) { System.out.print(node_ptr.data + ' -> '); node_ptr = node_ptr.next; } System.out.println('null'); } public static void main(String() args) { // input linked list int() l_list = { 4,1,6,2,7,3,8 }; Node head = null; for (int key: l_list) { head = new Node(key, head); } //print the original list System.out.println('Original Linked List: '); printNode(head); // sort the list head = Merge_Sort(head); // print the sorted list System.out.println('
Sorted Linked List:'); printNode(head); } } आउटपुट:
मूल लिंक की गई सूची:
8 -> 3 -> 7 -> 2 -> 6 -> 1 -> 4 -> अशक्त
क्रमबद्ध लिंक्ड सूची:
1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 6 -> 7 -> 8 -> अशक्त
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सॉर्ट करें ArrayList जावा में मर्ज सॉर्ट का उपयोग करते हुए
Arrays और Linked सूचियों की तरह, हम एक ArrayList को सॉर्ट करने के लिए भी इस तकनीक का उपयोग कर सकते हैं। हम ArrayList को फिर से विभाजित करने के लिए समान रूटीन का उपयोग करेंगे और फिर सब्लिस्ट को मर्ज करेंगे।
नीचे दिए गए Java कोड ArrayList के लिए मर्ज सॉर्ट तकनीक को लागू करता है।
import java.util.ArrayList; class Main { //splits arrayList into sub lists. public static void merge_Sort(ArrayList numList){ int mid; ArrayList left = new ArrayList<>(); ArrayList right = new ArrayList<>(); if (numList.size() > 1) { mid = numList.size() / 2; // left sublist for (int i = 0; i numList, ArrayList left, ArrayList right){ //temporary arraylist to build the merged list ArrayList temp = new ArrayList<>(); //initial indices for lists int numbersIndex = 0; int leftIndex = 0; int rightIndex = 0; //traverse left and righ lists for merging while (leftIndex = left.size()) { temp = right; tempIndex = rightIndex; } else { temp = left; tempIndex = leftIndex; } for (int i = tempIndex; i numList = new ArrayList<>(); int temp; //populate the ArrayList with random numbers for (int i = 1; i <= 9; i++) numList.add( (int)(Math.random() * 50 + 1) ); //print original ArrayList of random numbers System.out.println('Original ArrayList:'); for(int val: numList) System.out.print(val + ' '); //call merge_Sort routine merge_Sort(numList); //print the sorted ArrayList System.out.println('
Sorted ArrayList:'); for(int ele: numList) System.out.print(ele + ' '); System.out.println(); } } आउटपुट:
मूल सरणी:
17 40 36 7 6 23 35 2 38
क्रमबद्ध ArrayList:
2 6 7 17 23 35 36 38 40
बार बार पूछे जाने वाले प्रश्न
Q # 1) क्या रिकर्सियन के बिना मर्ज सॉर्ट किया जा सकता है?
उत्तर: हाँ। हम एक गैर-पुनरावर्ती विलय प्रकार का प्रदर्शन कर सकते हैं, जिसे 'पुनरावृत्त विलय प्रकार' कहा जाता है। यह एक बॉटम-अप दृष्टिकोण है जो एक तत्व के साथ उप-सरणियों को दो तत्वों के उप-सरणी में विलय करके शुरू होता है।
फिर इन 2-तत्व उप-सरणियों को 4-तत्व उप सरणियों में विलय कर दिया जाता है और इसी तरह पुनरावृत्त निर्माण का उपयोग किया जाता है। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक हमारे पास एक सॉर्ट किया गया सरणी नहीं है।
क्यू # 2) क्या जगह में मर्ज किया जा सकता है?
उत्तर: मर्ज सॉर्ट आमतौर पर इन-प्लेस नहीं है। लेकिन हम इसे कुछ चतुर कार्यान्वयन का उपयोग करके इन-प्लेस कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक स्थिति में दो तत्वों के मूल्य को संग्रहीत करके। यह बाद में मापांक और विभाजन का उपयोग करके निकाला जा सकता है।
क्यू # 3) एक 3 तरह मर्ज सॉर्ट क्या है?
उत्तर: जिस तकनीक को हमने ऊपर देखा है वह 2-तरफा मर्ज सॉर्ट है जिसमें हम सरणी को दो भागों में विभाजित करने के लिए विभाजित करते हैं। फिर हम सरणी को सॉर्ट और मर्ज करते हैं।
एक 3-वे मर्ज सॉर्ट में, सरणी को 2 भागों में विभाजित करने के बजाय, हम इसे 3 भागों में विभाजित करते हैं, फिर सॉर्ट करते हैं और अंत में इसे मर्ज करते हैं।
क्यू # 4) मर्जेसर्ट की समय जटिलता क्या है?
उत्तर: सभी मामलों में मर्ज सॉर्ट की समग्र समय जटिलता O (nlogn) है।
क्यू # 5) मर्ज सॉर्ट कहाँ उपयोग किया जाता है?
उत्तर: इसका उपयोग ज्यादातर O (nlogn) समय में लिंक की गई सूची को सॉर्ट करने में किया जाता है। इसका उपयोग वितरित परिदृश्यों में भी किया जाता है, जिसमें छँटाई से पहले या बाद में सिस्टम में नया डेटा आता है। इसका उपयोग विभिन्न डेटाबेस परिदृश्यों में भी किया जाता है।
निष्कर्ष
मर्ज सॉर्ट एक स्थिर सॉर्ट है और सबसे पहले सेट में डेटा सेट को बार-बार सब्सेट में विभाजित किया जाता है और फिर सॉर्ट किए गए डेटा सेट को बनाने के लिए इन सबसेट को सॉर्ट और मर्ज किया जाता है। डेटा सेट तब तक विभाजित होता है जब तक कि प्रत्येक डेटा सेट तुच्छ और छांटना आसान न हो।
हमने छंटनी तकनीक के लिए पुनरावर्ती और पुनरावृत्ति दृष्टिकोणों को देखा है। हमने मर्जेसर्ट का उपयोग करके लिंक्ड सूची और एरियर लाईट संरचना की छंटाई पर भी चर्चा की है।
हम अपने आगामी ट्यूटोरियल में अधिक छंटाई तकनीकों की चर्चा जारी रखेंगे। बने रहें!
=> एक्सक्लूसिव जावा ट्रेनिंग ट्यूटोरियल सीरीज़ के लिए यहां जाएं।
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