/*
 * MergeSorter.cs - by Chimomo
 * 
 * 归并排序是建立在归并操作上的排序算法，该算法是分而治之策略（Divide and Conquer）的一个非常典型的应用。
 * 
 * 归并操作的基本原理：
 * 1、申请空间，使其大小为两个已经排序序列之和，该空间用来存放归并后的序列。
 * 2、设置两个指针，最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置。
 * 3、比较两个指针所指向的元素，选择相对小的元素放入归并序列，并移动指针到下一位置。
 * 4、重复步骤3直到某一指针超出序列尾部。
 * 5、将另一序列剩下的所有元素直接复制到归并序列尾部。
 * 
 * 归并排序的基本原理（假设序列共有n个元素）：
 * 1、将序列每相邻两个数字进行归并操作（Merge），形成Floor(n/2)个序列，排序后每个序列包含两个无素。
 * 2、将上述序列再次归并，形成Floor(n/4)个序列，每个序列包含四个元素。
 * 3、重复步骤2，直到所有元素排序完毕。
 * 
 * 归并排序速度仅次于快速排序，是一种稳定的排序算法，一般用于对总体无序，但是各子项相对有序的序列。
*/

using System;

namespace Sort
{
    public static class MergeSorter
    {
        /// <summary>
        /// 二路归并：将两个有序序列归并成一个有序序列。
        /// </summary>
        /// <param name="a">待归并序列</param>
        /// <param name="s1">第一个有序序列的起始下标</param>
        /// <param name="s2">第二个有序序列的起始下标</param>
        /// <param name="e2">第二个有序序列的结束下标</param>
        private static void Merge(int[] a, int s1, int s2, int e2)
        {
            int[] tmp = new int[e2 - s1 + 1];
            int i = s1, j = s2, k = 0;
            while (i < s2 && j <= e2)
            {
                if (a[i] <= a[j])
                {
                    tmp[k] = a[i];
                    k++;
                    i++;
                }
                else
                {
                    tmp[k] = a[j];
                    j++;
                    k++;
                }
            }
            while (i < s2)
            {
                tmp[k] = a[i];
                i++;
                k++;
            }
            while (j <= e2)
            {
                tmp[k] = a[j];
                j++;
                k++;
            }
            Array.Copy(tmp, 0, a, s1, tmp.Length);
        }

        /// <summary>
        /// 归并排序算法。
        /// </summary>
        /// <param name="a">待排序序列</param>
        /// <param name="s">待排序序列的起始下标</param>
        /// <param name="length">每次要归并的有序集合的长度</param>
        public static void MergeSort(int[] a, int s, int length)
        {
            int size = a.Length;
            int mid = size / (length << 1);
            int c = size & ((length << 1) - 1);
            // 归并到只剩一个有序序列的时候结束算法。
            if (mid == 0)
            {
                return;
            }
            // 进行一趟归并排序。
            for (int i = 0; i < mid; ++i)
            {
                s = i * 2 * length;
                Merge(a, s, s + length, (length << 1) + s - 1);
            }
            // 将剩下的元素和倒数一个有序集合归并。
            if (c != 0)
            {
                Merge(a, size - c - 2 * length, size - c, size - 1);
            }
            // 递归执行下一趟归并排序。
            MergeSort(a, 0, 2 * length);
        }
    }
}

/*
 * Program.cs - by Chimomo
 *
*/

using System;

namespace Sort
{
    static class Program
    {
        static void Main()
        {
            int[] a = { 4, 3, 6, 1, 2, 5, 34, 7, -1, 340, -234, -9, 909 };
            MergeSorter.MergeSort(a, 0, 1);
            foreach (var i in a)
            {
                Console.Write(i + " ");
            }
            Console.WriteLine();
        }
    }
}

/*
Output:
-234 -9 -1 1 2 3 4 5 6 7 34 340 909
*/

算法 - 归并排序（C#）