
排序算法是《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》中最基本的算法之一。排序算法可以分為內(nèi)部排序和外部排序,內(nèi)部排序是數(shù)據(jù)記錄在內(nèi)存中進(jìn)行排序,而外部排序是因排序的數(shù)據(jù)很大,一次不能容納全部的排序記錄,在排序過程中需要訪問外存。常見的內(nèi)部排序算法有:插入排序、希爾排序、選擇排序、冒泡排序、歸并排序、快速排序、堆排序、基數(shù)排序等。以下是基數(shù)排序算法:
基數(shù)排序是一種非比較型整數(shù)排序算法,其原理是將整數(shù)按位數(shù)切割成不同的數(shù)字,然后按每個(gè)位數(shù)分別比較。由于整數(shù)也可以表達(dá)字符串(比如名字或日期)和特定格式的浮點(diǎn)數(shù),所以基數(shù)排序也不是只能使用于整數(shù)。
1. 基數(shù)排序 vs 計(jì)數(shù)排序 vs 桶排序基數(shù)排序有兩種方法:
這三種排序算法都利用了桶的概念,但對(duì)桶的使用方法上有明顯差異:
基數(shù)排序:根據(jù)鍵值的每位數(shù)字來分配桶;計(jì)數(shù)排序:每個(gè)桶只存儲(chǔ)單一鍵值;桶排序:每個(gè)桶存儲(chǔ)一定范圍的數(shù)值;2. LSD 基數(shù)排序動(dòng)圖演示
參考地址:
https://github.com/hustcc/JS-Sorting-Algorithm/blob/master/10.radixSort.md
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9F%BA%E6%95%B0%E6%8E%92%E5%BA%8F
以下是熱心網(wǎng)友對(duì)基數(shù)排序算法的補(bǔ)充,僅供參考:
熱心網(wǎng)友提供的補(bǔ)充1:
java 代碼里,mod 每次循環(huán)會(huì)乘 10,但 counter 的行數(shù)是不需要變的,能包含 [-9,9] 就可以了。
for (int i = 0; i < maxDigit; i++, dev *= 10, mod *= 10) {
// 考慮負(fù)數(shù)的情況,這里擴(kuò)展一倍隊(duì)列數(shù),其中 [0-9]對(duì)應(yīng)負(fù)數(shù),[10-19]對(duì)應(yīng)正數(shù) (bucket + 10)
int[][] counter = new int[20][0];
for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
int bucket = ((arr[j] % mod) / dev) + 10;
counter[bucket] = arrayAppend(counter[bucket], arr[j]);
}
int pos = 0;
for (int[] bucket : counter) {
for (int value : bucket) {
arr[pos++] = value;
}
}
}熱心網(wǎng)友提供的補(bǔ)充2:
艾孜爾江補(bǔ)充使用C#基數(shù)排序算法如下:
///基數(shù)排序 static void RadixSort(Listlist) { int maxValue = list.Max();//列表內(nèi)部方法拿過來用用(在Linq中) int it = 0;//需要幾趟 //maxvalue 9-1 99-2 999-3 //10^0<=9 10^1>9 it=1 //10^0<99 10^1<99 10^2>99 it=2 while (Math.Pow(10, it) <= maxValue) { List > buckets = new List
>(10);//分10個(gè)桶對(duì)應(yīng)0-9 for (int i = 0; i < 10; i++) { buckets.Add(new List
()); }//列表初始化大小 for (int i = 0; i < list.Count; i++)//入桶 { //989 it=0 989/10^it=989 989%10=9; int digit = (int)((list[i]) / (Math.Pow(10, it)) % 10);//得到對(duì)應(yīng)桶 buckets[digit].Add(list[i]); }//全部入桶 list.Clear();//依次取出來 for (int i = 0; i < buckets.Count; i++) { list.AddRange(buckets[i]); } it += 1;//繼續(xù)下一次循環(huán)入桶出桶 } }
熱心網(wǎng)友提供的補(bǔ)充3:
補(bǔ)充一下python的基數(shù)排序代碼實(shí)現(xiàn):
def radix_sort(data):
if not data:
return []
max_num = max(data) # 獲取當(dāng)前數(shù)列中最大值
max_digit = len(str(abs(max_num))) # 獲取最大的位數(shù)
dev = 1 # 第幾位數(shù),個(gè)位數(shù)為1,十位數(shù)為10···
mod = 10 # 求余數(shù)的除法
for i in range(max_digit):
radix_queue = [list() for k in range(mod * 2)] # 考慮到負(fù)數(shù),我們用兩倍隊(duì)列
for j in range(len(data)):
radix = int(((data[j] % mod) / dev) + mod)
radix_queue[radix].append(data[j])
pos = 0
for queue in radix_queue:
for val in queue:
data[pos] = val
pos += 1
dev *= 10
mod *= 10
return data
熱心網(wǎng)友提供的補(bǔ)充4:
go 的補(bǔ)一個(gè)吧:
// 基數(shù)排序
func RadixSort(arr []int) {
// 計(jì)算最長(zhǎng)的數(shù)字
var (
maxVal int
maxLen int
)
for _, v := range arr {
if maxVal < v {
maxVal = v
}
}
for maxVal > 0 {
maxLen++
maxVal /= 10
}
// 循環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)分配與回歸
var (
base = 1 // 取余基數(shù),初始是1,用于取出每個(gè)元素的倒數(shù)第 i+1 位的值,計(jì)算公式:v / base %10
buckets = [10][]int{} // 基數(shù)桶,10個(gè)
)
for i := 0; i < maxLen; i++ { // 遍歷位
for _, v := range arr { // 遍歷數(shù)組
d := v / base % 10 // 每個(gè)數(shù)字當(dāng)前位值
buckets[d] = append(buckets[d], v) // 存入對(duì)應(yīng)桶中
}
// 將桶中元素還原到arr
idx := 0
for x, bucket := range buckets {
if len(bucket) == 0 {
continue
}
for _, v := range bucket {
arr[idx] = v
idx++
}
// 桶清空
buckets[x] = []int{}
}
base *= 10 // 基數(shù)*10
}
}熱心網(wǎng)友提供的補(bǔ)充5:
補(bǔ)上python的實(shí)現(xiàn)代碼:
def radixSort(nums):
"""
基數(shù)排序,數(shù)組元素必須是正整數(shù)
>>>nums = [334, 5, 67, 345, 7, 99, 4, 23, 78, 45, 1, 3453, 23424]
>>>radixSort(nums)
>>>[1, 4, 5, 7, 23, 45, 67, 78, 99, 334, 345, 3453, 23424]
"""
#遍歷數(shù)組獲取數(shù)組最大值和最大值對(duì)應(yīng)的位數(shù)
maxValue = nums[0]
for n in nums:
maxValue = max(n, maxValue)
#迭代次數(shù)
iterCount = len(str(maxValue))
for i in range(iterCount):
#定義桶,大小為10,對(duì)應(yīng)0-9
bucket = [[] for _ in range(10)]
for n in nums:
index = (n//10**i)%10
bucket[index].append(n)
#nums數(shù)組清零,并合并桶內(nèi)元素至nums
nums.clear()
for b in bucket:
nums.extend(b)
print(nums)
return nums
nums = [334, 5, 67, 345, 7, 99, 4, 23, 78, 45, 1, 3453, 23424]
radixSort(nums)熱心網(wǎng)友提供的補(bǔ)充6:
上面 Java 版本有點(diǎn)問題:
for (int i = 0; i < maxDigit; i++, dev *= 10, mod *= 10) {
// 考慮負(fù)數(shù)的情況,這里擴(kuò)展一倍隊(duì)列數(shù),其中 [0-9]對(duì)應(yīng)負(fù)數(shù),[10-19]對(duì)應(yīng)正數(shù) (bucket + 10)
int[][] counter = new int[mod * 2][0];
....
}
counter 數(shù)組的定義,會(huì)隨著 mod 不斷乘 10 變得越來越大。理論上 counter 數(shù)組只需要容量為 20 就可以表示負(fù)數(shù)與正數(shù)的所有數(shù)字字符。
另外,方法 getMaxDigit 計(jì)算數(shù)字的最大長(zhǎng)度,只考慮到最大值的長(zhǎng)度,沒有考慮當(dāng)存在負(fù)數(shù)時(shí),最小值負(fù)數(shù)的字符長(zhǎng)度也可能是最大的長(zhǎng)度。
更新后的版本:
/** 基數(shù)排序 */
public class RadixSort {
public int[] sort(int[] arr) {
int maxDigit = getMaxDigit(arr);
return radixSort(arr, maxDigit);
}
/** * 獲取最高位數(shù) */ private int getMaxDigit(int[] arr) {
int maxValue = getMaxValue(arr);
int minValue = getMinValue(arr);
return Math.max(getNumLength(maxValue), getNumLength(minValue));
}
private int getMaxValue(int[] arr) {
int maxValue = arr[0];
for (int value : arr) {
if (maxValue < value) {
maxValue = value;
}
}
return maxValue;
}
private int getMinValue(int[] arr) {
int minValue = arr[0];
for (int value : arr) {
if (minValue > value) {
minValue = value;
}
}
return minValue;
}
protected int getNumLength(long num) {
if (num == 0) {
return 1;
}
int lenght = 0;
for (long temp = num; temp != 0; temp /= 10) {
lenght++;
}
return lenght;
}
private int[] radixSort(int[] arr, int maxDigit) {
int mod = 10;
int dev = 1;
for (int i = 0; i < maxDigit; i++, dev *= 10, mod *= 10) {
// 考慮負(fù)數(shù)的情況,這里擴(kuò)展一倍隊(duì)列數(shù),其中 [0-9]對(duì)應(yīng)負(fù)數(shù),[10-19]對(duì)應(yīng)正數(shù) (bucket + 10) int[][] counter = new int[20][0];
for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
int bucket = ((arr[j] % mod) / dev) + 10;
counter[bucket] = arrayAppend(counter[bucket], arr[j]);
}
int pos = 0;
for (int[] bucket : counter) {
for (int value : bucket) {
arr[pos++] = value;
}
}
}
return arr;
}
/** * 自動(dòng)擴(kuò)容,并保存數(shù)據(jù) * * @param arr * @param value */ private int[] arrayAppend(int[] arr, int value) {
arr = Arrays.copyOf(arr, arr.length + 1);
arr[arr.length - 1] = value;
return arr;
}
}以上為基數(shù)排序算法詳細(xì)介紹,插入排序、希爾排序、選擇排序、冒泡排序、歸并排序、快速排序、堆排序、基數(shù)排序等排序算法各有優(yōu)缺點(diǎn),用一張圖概括: 

關(guān)于時(shí)間復(fù)雜度
平方階 (O(n2)) 排序 各類簡(jiǎn)單排序:直接插入、直接選擇和冒泡排序。
線性對(duì)數(shù)階 (O(nlog2n)) 排序 快速排序、堆排序和歸并排序;
O(n1+§)) 排序,§ 是介于 0 和 1 之間的常數(shù)。 希爾排序
線性階 (O(n)) 排序 基數(shù)排序,此外還有桶、箱排序。
關(guān)于穩(wěn)定性
穩(wěn)定的排序算法:冒泡排序、插入排序、歸并排序和基數(shù)排序。
不是穩(wěn)定的排序算法:選擇排序、快速排序、希爾排序、堆排序。
名詞解釋:
n:數(shù)據(jù)規(guī)模
k:"桶"的個(gè)數(shù)
In-place:占用常數(shù)內(nèi)存,不占用額外內(nèi)存
Out-place:占用額外內(nèi)存
穩(wěn)定性:排序后 2 個(gè)相等鍵值的順序和排序之前它們的順序相同
