前言：Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法專題會(huì)不定時(shí)更新，歡迎各位讀者監(jiān)督。本文從最簡單的一個(gè)排序算法——桶排序開始，分析桶排序的實(shí)現(xiàn)思路，代碼實(shí)現(xiàn)，性能特點(diǎn)以及適用場景。

0、其他排序算法索引

http://www.dbjr.com.cn/article/120879.htm

1、桶排序思想

一個(gè)簡單例子：

對(duì)6個(gè)人的英語測試成績（1~10分）進(jìn)行排序。假如分?jǐn)?shù)是[6,5,8,8,10,9],用桶排序的思想就是準(zhǔn)備10個(gè)桶，編號(hào)依次為1~10，將成績放入對(duì)應(yīng)的桶中，例如6分放入6號(hào)桶，兩個(gè)8分放入8號(hào)桶...然后按照桶的標(biāo)號(hào)順序逐一輸出（有就輸出，沒有就不輸出），這就是桶排序的基本思想。

事實(shí)上，這只是一個(gè)簡易版，試想一下，如果待排序的元素跨度范圍比較大，例如1~10000，是不是需要10000個(gè)桶？實(shí)際上這種情況下，一個(gè)桶里并非總放一個(gè)元素，很多時(shí)候一個(gè)桶里放多個(gè)元素。其實(shí)真正的桶排序和散列表有一樣的原理。

實(shí)際排序中，通常對(duì)每個(gè)桶中的元素繼續(xù)使用其他排序算法進(jìn)行排序，所以更多時(shí)候，桶排序會(huì)結(jié)合其他排序算法一起使用。

2、桶排序代碼

在分析了桶排序的思想后，首先要知道待排序元素的范圍，以上述為例，聲明一個(gè)長度為10的數(shù)組作為10個(gè)桶，然后將成績逐一往桶中放時(shí)，該桶的值+1，最終輸出倒序輸出數(shù)組下標(biāo)，數(shù)組每個(gè)位置的值為幾就輸出幾次，這樣就能實(shí)現(xiàn)基本的桶排序。

public class BucketSort {
  private int[] buckets;
  private int[] array;
  
  public BucketSort(int range,int[] array){
    this.buckets = new int[range];
    this.array = array;
  }
  
  /*排序*/
  public void sort(){
    if(array!=null && array.length>1){
      for(int i=0;i<array.length;i++){
        buckets[array[i]]++;
      }
    }
  }
  
  /*排序輸出*/
  public void sortOut(){
    //倒序輸出數(shù)據(jù)
    for (int i=buckets.length-1; i>=0; i--){
      for(int j=0;j<buckets[i];j++){
        System.out.print(i+"\t");
      }      
    }
  }
}

測試代碼：

public class SortTest {
  public static void main(String[] args) {
    testBucketsSort();
  }
  
  private static void testBucketsSort(){
    int[] array = {5,7,3,5,4,8,6,4,1,2};
    BucketSort bs = new BucketSort(10, array);
    bs.sort();
    bs.sortOut();//輸出打印排序
  }
}

3、桶排序性能特點(diǎn)

桶排序?qū)嶋H上只需要遍歷一遍所有的待排元素，然后依次放入指定的位置。如果加上輸出排序的時(shí)間，就要遍歷所有的桶。因此桶排序的時(shí)間復(fù)雜度是O(n+m),n是待排元素的個(gè)數(shù)，m是桶的個(gè)數(shù)，也就是待排元素的范圍。這個(gè)算法算是相當(dāng)快的排序算法了，但是空間復(fù)雜度比較大。

當(dāng)待排元素的大小范圍比較大，但待排元素個(gè)數(shù)比較少時(shí)，空間浪費(fèi)就比較嚴(yán)重，待排元素分布月均勻，空間利用率越高，事實(shí)上這種情況很少見。

通過以上性能分析，可以得出桶排序的特點(diǎn)：速度快且簡單，但同時(shí)空間利用率較低。當(dāng)待排數(shù)據(jù)跨度很大時(shí)，空間利用率是無法忍受的。

4、桶排序適用場景

根據(jù)桶排序的特點(diǎn)，桶排序一般適用于一些特定的環(huán)境，比如數(shù)據(jù)范圍較為局限或者有一些特定的要求，比如需要通過哈希映射快速獲取某些值，需要統(tǒng)計(jì)每個(gè)數(shù)的數(shù)量。但是這一切都以確認(rèn)數(shù)據(jù)的范圍為前提，如果范圍跨度過大，則考慮用其他算法。

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