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如何修复合并排序方法的ArrayIndexOutOfBoundsException?

ArrayIndexOutOfBoundsException 是 Java 中常见的运行时异常,通常发生在访问数组时使用了非法索引。合并排序方法中可能出现这个异常的原因有很多,比如在合并两个有序数组时,索引计算错误或者边界条件处理不当。

基础概念

合并排序(Merge Sort)是一种分治算法,它将数组分成两个子数组,分别排序,然后将排序好的子数组合并成一个有序数组。合并过程中,如果索引超出数组边界,就会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException

解决方法

以下是一个详细的合并排序示例,并附带修复 ArrayIndexOutOfBoundsException 的方法:

代码语言:txt
复制
public class MergeSort {
    public static void mergeSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length <= 1) {
            return; // 无需排序
        }
        int[] temp = new int[array.length];
        mergeSort(array, temp, 0, array.length - 1);
    }

    private static void mergeSort(int[] array, int[] temp, int left, int right) {
        if (left < right) {
            int mid = left + (right - left) / 2;
            mergeSort(array, temp, left, mid); // 左半部分排序
            mergeSort(array, temp, mid + 1, right); // 右半部分排序
            merge(array, temp, left, mid, right); // 合并两部分
        }
    }

    private static void merge(int[] array, int[] temp, int left, int mid, int right) {
        // 将数组内容复制到临时数组
        for (int i = left; i <= right; i++) {
            temp[i] = array[i];
        }

        int i = left; // 左半部分起始索引
        int j = mid + 1; // 右半部分起始索引
        int k = left; // 合并后的索引

        // 合并两个有序数组
        while (i <= mid && j <= right) {
            if (temp[i] <= temp[j]) {
                array[k++] = temp[i++];
            } else {
                array[k++] = temp[j++];
            }
        }

        // 复制左半部分的剩余元素
        while (i <= mid) {
            array[k++] = temp[i++];
        }

        // 复制右半部分的剩余元素(实际上这一步通常不需要,因为它们已经在原数组中)
        while (j <= right) {
            array[k++] = temp[j++];
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {38, 27, 43, 3, 9, 82, 10};
        mergeSort(array);
        for (int num : array) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

关键点解释

  1. 边界检查:在 merge 方法中,确保 ij 的值不会超出各自的数组边界。
  2. 临时数组:使用一个临时数组 temp 来存储合并过程中的中间结果,避免直接在原数组上操作导致的索引混乱。
  3. 合并逻辑:在合并两个子数组时,确保每次比较和赋值都在合法范围内进行。

应用场景

合并排序适用于各种需要稳定排序的场景,特别是在处理大数据集时表现良好。它的时间复杂度为 (O(n \log n)),且在最坏情况下也能保持这个性能。

总结

通过仔细处理索引和边界条件,可以有效避免 ArrayIndexOutOfBoundsException。上述代码示例展示了如何在合并排序中正确管理数组索引,确保程序的健壮性。

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