递归

private void mergeSort(int[] nums, final int L, final int R) {
    if (L == R) {   // 递归基，如果 L == R 说明区间只有1个数，则直接返回，不需要进行排序
        return;
    }
    final int M = L + (R - L) / 2;  // 从中间划分
    mergeSort(nums, L, M);  // 排序左半段
    mergeSort(nums, M + 1, R);  // 排序右半段
    merge(nums, L, M, R);   // 合并两个已经排序好的有序数组
}

合并两个有序数组

private void merge(int[] nums, final int L, final int M, final int R) {
    int[] tmp = new int[R - L + 1]; // R - L + 1 为排序区间长度
    int l = L, r = M + 1, p = 0;
    while (l <= M && r <= R) {
        tmp[p++] = nums[l] < nums[r] ? nums[l++] : nums[r++];
    }
    while (l <= M) {
        tmp[p++] = nums[l++];
    }
    while (r <= R) {
        tmp[p++] = nums[r++];
    }
    System.arraycopy(tmp, 0, nums, L,  tmp.length);
}

多线程

private void concurrentMergeSort(int[] nums, final int L, final int R) {
    if (L == R) {   // 递归基，如果 L == R 说明区间只有1个数，则直接返回，不需要进行排序
        return;
    }
    final int M = L + (R - L) / 2;  // 从中间划分
    Thread leftSort = new Thread(() -> mergeSort(nums, L, M)); // 排序左半段
    Thread rightSort = new Thread(() -> mergeSort(nums, M + 1, R)); // 排序右半段
    leftSort.start();
    rightSort.start();
    try {
        leftSort.join();
        rightSort.join();
    } catch (InterruptedException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
    merge(nums, L, M, R);   // 合并两个已经排序好的有序数组
}

自定义线程数多线程

private void customConcurrentMergeSort(int[] nums, final int L, final int R, int threadNumber) {
    if (L == R) {   // 递归基，如果 L == R 说明区间只有1个数，则直接返回，不需要进行排序
        return;
    }
    final int M = L + (R - L) / 2;  // 从中间划分
    Thread leftSort = new Thread(() -> {
        if (threadNumber / 2 == 1) {
            mergeSort(nums, L, M);
        } else {
            customConcurrentMergeSort(nums, L, M, threadNumber - 1);
        }
    }); // 排序左半段
    Thread rightSort = new Thread(() -> {
        if (threadNumber / 2 == 1) {
            mergeSort(nums, M + 1, R);
        } else {
            customConcurrentMergeSort(nums, M + 1, R, threadNumber - 1);
        }
    }); // 排序右半段
    leftSort.start();
    rightSort.start();
    try {
        leftSort.join();
        rightSort.join();
    } catch (InterruptedException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
    merge(nums, L, M, R);   // 合并两个已经排序好的有序数组
}

迭代

private void mergeSortIteration(int[] nums) {
    if (nums == null || nums.length < 2) {
        return;
    }
    final int N = nums.length;
    int sortSize = 1;   // 待排序区间一半的大小，即左区间大小或右区间大小
    while (sortSize < N) {
        int L = 0;
        while (L < N) {
            final int M = L + sortSize - 1;
            if (M >= N) {   // 如果划分点超出数组范围，则不进行合并
                break;
            }
            final int R = Math.min(M + sortSize, N - 1); // 若右区间未超出数组范围，则选取右区间，否则选取 N - 1
            merge(nums, L, M, R);
            L = R + 1;
        }
        if (sortSize > N / 2) {
            break;
        }
        sortSize <<= 1;
    }
}