使用分治法進行合並排序，問題描述參見：https://www.cnblogs.com/jingmoxukong/p/4308823.html

算法核心：

//merge_sort.h
#ifndef MERGE_SORT_H
#define MERGE_SORT_H

template <class Type>
void MergeSort(Type a[], int n);

#include "merge_sort.template"

#endif

//merge_sort.template
template <class Type>
void
 
 MergeSort(Type a[], int n)
{
    Type *b = new Type[n];
    int s = 1;
    while (s < n)
    {
        MergePass(a, b, s, n);  //合並到數組b
        s += s;
        MergePass(b, a, s, n);  //合並到數組a
        s += s;
    }
    delete b;
}

template <class Type>
void MergePass(Type x[], Type y[], int
 
 s, int n)
{
    int i = 0;
    while (i <= n - s * 2)
    {
        Merge(x, y, i, i + s - 1, i + 2 * s - 1);  //合並大小為s的相鄰兩段子數組
        i += s * 2;
    }
    if (i + s < n)  //剩下的元素少於2s
        Merge(x, y, i, i + s - 1, n - 1);
    else for (int j = i; j <= n - 1; j++)
        y[j] = x[j];
}

template 
 
<class Type>
void Merge(Type c[], Type d[], int l, int m, int r)  //合並c[l:m]和c[m+1:r]到d[l:r],其中c[l:m]和c[m+1:r]都是已經經過升序排好的數組
{
    int i = l, j = m + 1, k = l;
    while ((i <= m) && (j <= r))
    {
        if (c[i] <= c[j])
            d[k++] = c[i++];
        else
            d[k++] = c[j++];
    }
    if (i > m)
        for (int q = j; q <= r; q++)
            d[k++] = c[q];
    else for (int q = i; q <= m; q++)
        d[k++] = c[q];
}

測試部分：

//main.cpp
#include <iostream>
#include "merge_sort.h"

using namespace std;

#define Type int  //定義Type類型

int main()
{
    int size;  //數組大小
    cout << "請輸入數組大小： ";
    cin >> size;
    Type *a = new Type[size];  //定義一個數組
    cout << "請輸入數組中元素：" << endl;
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        cin >> a[i];
    }
    MergeSort(a, size);  //對數組進行升序排序
    cout << "輸出合並排序後的數組： " << endl;
    for (int j = 0; j < size; j++)
    {
        cout << a[j] << "  ";
    }
    system("pause");
    delete a;
    return 0;
}

註意：

（1）由於這裏使用了模板函數，一般地模板函數地聲明和實現是不能分開的。（如果直接在main.cpp中加入extern void Mergesort(...)來調用其他.cpp文件中的MergeSort函數就回跳出“無法解析的外部符號，該函數已經在_main中被引用”的錯誤），如果想要在main.cpp中調用模板函數有兩種方法：

a、將模板函數的聲明和實現都放在同一個頭文件中，然後在Main.cpp中進行include，但是這樣子如果模板函數的的實現過長的話，會影響可讀性，所以一般推薦下面的方法；

b、將模板函數的聲明放在一個頭文件中，模板函數的實現放在一個.template中，然後在main.cpp中include這個頭文件就行了；

合並排序（分治法）