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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

// 合并两个已排序的子数组
void merge(int arr[], int l, int m, int r) {
    int i, j, k;
    // 计算左右子数组的长度
    int n1 = m - l + 1;  // 左子数组长度
    int n2 = r - m;      // 右子数组长度
    
    // 动态分配临时数组内存
    int *L = malloc(n1 * sizeof(int));
    int *R = malloc(n2 * sizeof(int));
    
    // 拷贝数据到临时数组
    for (i = 0; i < n1; i++) L[i] = arr[l + i];
    for (j = 0; j < n2; j++) R[j] = arr[m + 1 + j];
    
    // 合并两个子数组
    i = j = 0;  // 初始化左右子数组索引
    k = l;      // 初始化合并数组索引
    while (i < n1 && j < n2) {
        // 选择较小的元素放入原数组
        arr[k++] = (L[i] <= R[j]) ? L[i++] : R[j++];
    }
    
    // 拷贝剩余元素（如果有）
    while (i < n1) arr[k++] = L[i++];
    while (j < n2) arr[k++] = R[j++];
    
    // 释放临时数组内存
    free(L); free(R);
}

// 归并排序主函数
void mergeSort(int arr[], int l, int r) {
    if (l < r) {
        // 计算中间位置，避免溢出
        int m = l + (r - l) / 2;
        // 递归排序左半部分
        mergeSort(arr, l, m);
        // 递归排序右半部分
        mergeSort(arr, m + 1, r);
        // 合并已排序的子数组
        merge(arr, l, m, r);
    }
}

// 打印数组
void printArray(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    printf("\n");
}

int main() {
    srand(time(0)); // 初始化随机数种子
    const int SIZE = 15;
    int arr[SIZE];
    
    // 生成随机数组
    printf("生成随机数组:\n");
    for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
        arr[i] = rand() % 100; // 生成0-99的随机数
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n\n");
    
    // 排序并输出结果
    printf("排序后数组:\n");
    mergeSort(arr, 0, SIZE - 1);
    printArray(arr, SIZE);
    
    return 0;
}