5 分配排序

Wu Jun 2020-02-19 13:14:16
01 数据结构与算法 > 数据结构 > 04 排序

1 计数排序

计数排序的核心在于将输入的数据值转化为键存储在额外开辟的数组空间中。作为一种线性时间复杂度的排序,计数排序要求输入的数据必须是有确定范围的整数。

当输入的元素是 n 个 0 到 k 之间的整数时,它的运行时间是 O(n + k)。计数排序不是比较排序,排序的速度快于任何比较排序算法。

由于用来计数的数组C的长度取决于待排序数组中数据的范围(等于待排序数组的最大值与最小值的差加上1),这使得计数排序对于数据范围很大的数组,需要大量时间和内存。

算法的步骤如下:

  1. 找出待排序的数组中最大和最小的元素
  2. 统计数组中每个值为i的元素出现的次数,存入数组C的第i项
  3. 对所有的计数累加(从C中的第一个元素开始,每一项和前一项相加)
  4. 反向填充目标数组:将每个元素i放在新数组的第C(i)项,每放一个元素就将C(i)减去1

2 桶排序

桶排序(Bucket Sort)的原理很简单,它是将数组分到有限数量的桶子里。

假设待排序的数组a中共有N个整数,并且已知数组a中数据的范围[0, MAX)。在桶排序时,创建容量为MAX的桶数组r,并将桶数组元素都初始化为0;将容量为MAX的桶数组中的每一个单元都看作一个"桶"。 在排序时,逐个遍历数组a,将数组a的值,作为"桶数组r"的下标。当a中数据被读取时,就将桶的值加1。例如,读取到数组a[3]=5,则将r[5]的值+1。

元素分布在桶中:

然后,元素在每个桶中排序:

3 基数排序

基数排序是一种非比较型整数排序算法,其原理是将整数按位数切割成不同的数字,然后按每个位数分别比较。由于整数也可以表达字符串(比如名字或日期)和特定格式的浮点数,所以基数排序也不是只能使用于整数。

基数排序的性能比桶排序要略差。但是,对比桶排序,基数排序每次需要的桶的数量并不多。而且基数排序几乎不需要任何“比较”操作,而桶排序在桶相对较少的情况下,桶内多个数据必须进行基于比较操作的排序。因此,在实际应用中,基数排序的应用范围更加广泛。

4、基数排序 vs 计数排序 vs 桶排序

这三种排序算法都利用了桶的概念,但对桶的使用方法上有明显差异: