基于Java實現(xiàn)計數(shù)排序,桶排序和基數(shù)排序
更新時間：2022年12月22日 10:44:38 作者：程序小猿2
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了計數(shù)排序,桶排序和基數(shù)排序的多種語言的實現(xiàn)（JavaScript、Python、Go語言、Java），感興趣的小伙伴可以了解一下
計數(shù)排序
計數(shù)排序的核心在于將輸入的數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)化為鍵存儲在額外開辟的數(shù)組空間中。作為一種線性時間復(fù)雜度的排序，計數(shù)排序要求輸入的數(shù)據(jù)必須是有確定范圍的整數(shù)。
動圖演示
JavaScript代碼實現(xiàn)
function countingSort(arr,maxValue){
var bucket = new Array(maxValue+1),
sortedIndex = 0;
arrLen = arr.length,
bucketLen = maxValue + 1;
for(var i = 0; i < aeeLen; i++){
if(!bucket[arr[i]]){
bucket[arr[i]] = 0;
}
bucket[arr[i]]++;
}
for(var j = 0; j < bucketLen; j++){
while(bucket[j] > 0){
arr[sortedIndex++] = j;
bucket[j]--;
}
}
return arr;
} Python代碼實現(xiàn)
def countingSort(arr, maxValue):
bucketLen = maxValue+1
bucket = [0]*bucketLen
sortedIndex =0
arrLen = len(arr)
for i in range(arrLen):
if not bucket[arr[i]]:
bucket[arr[i]]=0
bucket[arr[i]]+=1
for j in range(bucketLen):
while bucket[j]>0:
arr[sortedIndex] = j
sortedIndex+=1
bucket[j]-=1
return arrGo代碼實現(xiàn)
func countingSort(arr []int, maxValue int) []int {
bucketLen := maxValue + 1
bucket := make([]int, bucketLen) // 初始為0的數(shù)組
sortedIndex := 0
length := len(arr)
for i := 0; i < length; i++ {
bucket[arr[i]] += 1
}
for j := 0; j < bucketLen; j++ {
for bucket[j] > 0 {
arr[sortedIndex] = j
sortedIndex += 1
bucket[j] -= 1
}
}
return arr
}Java代碼實現(xiàn)
public class CountingSort implements IArraySort {
@Override
public int[] sort(int[] sourceArray) throws Exception {
// 對 arr 進(jìn)行拷貝，不改變參數(shù)內(nèi)容
int[] arr = Arrays.copyOf(sourceArray, sourceArray.length);
int maxValue = getMaxValue(arr);
return countingSort(arr, maxValue);
}
private int[] countingSort(int[] arr, int maxValue) {
int bucketLen = maxValue + 1;
int[] bucket = new int[bucketLen];
for (int value : arr) {
bucket[value]++;
}
int sortedIndex = 0;
for (int j = 0; j < bucketLen; j++) {
while (bucket[j] > 0) {
arr[sortedIndex++] = j;
bucket[j]--;
}
}
return arr;
}
private int getMaxValue(int[] arr) {
int maxValue = arr[0];
for (int value : arr) {
if (maxValue < value) {
maxValue = value;
}
}
return maxValue;
}
}桶排序
桶排序是計數(shù)排序的升級版。它利用了函數(shù)的映射關(guān)系，高效與否的關(guān)鍵就在于這個映射函數(shù)的確定。為了使桶排序更加高效，我們需要做到這兩點：
- 在額外空間充足的情況下，盡量增大桶的數(shù)量
- 使用的映射函數(shù)能夠?qū)⑤斎氲?N 個數(shù)據(jù)均勻的分配到 K 個桶中
同時，對于桶中元素的排序，選擇何種比較排序算法對于性能的影響至關(guān)重要。
什么時候最快
當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)可以均勻的分配到每一個桶中。
什么時候最慢
當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)被分配到了同一個桶中。
JavaScript代碼實現(xiàn)
function bucketSort(arr,bucketSize){
if(arr.length === 0){
return arr;
}
var i;
var minValue = arr[0];
var maxValue = arr[0];
for(i = 1; i < arr.lengeh;i++){
if(arr[i] < minValue){
minValue = arr[i]; //輸入數(shù)據(jù)的最小值
}else if(Arr[i] > maxValue){
maxValue = arr[i]; //輸入數(shù)據(jù)的最大值
}
}
//桶的初始化
var DEFAULT_BUCKET_SIZE = 5; // 設(shè)置桶的默認(rèn)數(shù)量為5
bucketSize = bucketSize || DEFAULT_BUCKET_SIZE;
var bucketCount = Math.floor((maxValue - minValue) / bucketSize) + 1;
var buckets = new Array(bucketCount);
for (i = 0; i < buckets.length; i++) {
buckets[i] = [];
}
//利用映射函數(shù)將數(shù)據(jù)分配到各個桶中
for (i = 0; i < arr.length; i++) {
buckets[Math.floor((arr[i] - minValue) / bucketSize)].push(arr[i]);
}
arr.length = 0;
for (i = 0; i < buckets.length; i++) {
insertionSort(buckets[i]); // 對每個桶進(jìn)行排序，這里使用了插入排序
for (var j = 0; j < buckets[i].length; j++) {
arr.push(buckets[i][j]);
}
}
return arr;
}Java代碼實現(xiàn)
public class BucketSort implements IArraySort {
private static final InsertSort insertSort = new InsertSort();
@Override
public int[] sort(int[] sourceArray) throws Exception {
// 對 arr 進(jìn)行拷貝，不改變參數(shù)內(nèi)容
int[] arr = Arrays.copyOf(sourceArray, sourceArray.length);
return bucketSort(arr, 5);
}
private int[] bucketSort(int[] arr, int bucketSize) throws Exception {
if (arr.length == 0) {
return arr;
}
int minValue = arr[0];
int maxValue = arr[0];
for (int value : arr) {
if (value < minValue) {
minValue = value;
} else if (value > maxValue) {
maxValue = value;
}
}
int bucketCount = (int) Math.floor((maxValue - minValue) / bucketSize) + 1;
int[][] buckets = new int[bucketCount][0];
// 利用映射函數(shù)將數(shù)據(jù)分配到各個桶中
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
int index = (int) Math.floor((arr[i] - minValue) / bucketSize);
buckets[index] = arrAppend(buckets[index], arr[i]);
}
int arrIndex = 0;
for (int[] bucket : buckets) {
if (bucket.length <= 0) {
continue;
}
// 對每個桶進(jìn)行排序，這里使用了插入排序
bucket = insertSort.sort(bucket);
for (int value : bucket) {
arr[arrIndex++] = value;
}
}
return arr;
}
/**
* 自動擴(kuò)容，并保存數(shù)據(jù)
*
* @param arr
* @param value
*/
private int[] arrAppend(int[] arr, int value) {
arr = Arrays.copyOf(arr, arr.length + 1);
arr[arr.length - 1] = value;
return arr;
}
}基數(shù)排序
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）和特定格式的浮點數(shù)，所以基數(shù)排序也不是只能使用于整數(shù)。
基數(shù)排序vs計數(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，但對桶的使用方法上有明顯差異案例看大家發(fā)的：
- 基數(shù)排序：根據(jù)鍵值的每位數(shù)字來分配桶；
- 計數(shù)排序：每個桶只存儲單一鍵值；
- 桶排序：每個桶存儲一定范圍的數(shù)值；
LSD基數(shù)排序動圖演示
JavaScript代碼實現(xiàn)
//LSD Radix Sort
var counter = [];
function radixSort(arr,maxDigit){
var mod = 10;
var dev = 1;
for(var i = 0; i < maxDigit; i++, dev*= 10, mod = 10){
for(var j = 0; j < arr.length; j++){
var bucket = parseInt((arr[j] % mod)/ dev);
if(counter[bucket]==null){
counter[bucket] = [];
}
counter[bucket].push(arr[j]);
}
var pos = 0;
for(var j = 0; j < counter.length; j++){
var value = null;
if(counter[j]!=null){
while((value = counter[j].shift()) != null){
arr[pos++] = value;
}
}
}
}
return arr;
}python代碼實現(xiàn)
def radix(arr):
digit = 0
max_digit = 1
max_value = max(arr)
#找出列表中最大的位數(shù)
while 10**max_digit < max_value:
max_digit = max_digit + 1
while digit < max_digit:
temp = [[] for i in range(10)]
for i in arr:
#求出每一個元素的個、十、百位的值
t = int((i/10**digit)%10)
temp[t].append(i)
coll = []
for bucket in temp:
for i in bucket:
coll.append(i)
arr = coll
digit = digit + 1
return arrJava代碼實現(xiàn)
public class RadixSort implements IArraySort {
@Override
public int[] sort(int[] sourceArray) throws Exception {
// 對 arr 進(jìn)行拷貝，不改變參數(shù)內(nèi)容
int[] arr = Arrays.copyOf(sourceArray, sourceArray.length);
int maxDigit = getMaxDigit(arr);
return radixSort(arr, maxDigit);
}
/**
* 獲取最高位數(shù)
*/
private int getMaxDigit(int[] arr) {
int maxValue = getMaxValue(arr);
return getNumLenght(maxValue);
}
private int getMaxValue(int[] arr) {
int maxValue = arr[0];
for (int value : arr) {
if (maxValue < value) {
maxValue = value;
}
}
return maxValue;
}
protected int getNumLenght(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)展一倍隊列數(shù)，其中 [0-9]對應(yīng)負(fù)數(shù)，[10-19]對應(yīng)正數(shù) (bucket + 10)
int[][] counter = new int[mod * 2][0];
for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
int bucket = ((arr[j] % mod) / dev) + mod;
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;
}
}
以上就是基于Java實現(xiàn)計數(shù)排序,桶排序和基數(shù)排序的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java排序的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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