排序算法-基数排序(桶排序)

排序算法-基数排序(桶排序)

基本介绍

基数排序（radix sort）属于“分配式排序”，又称为“桶排序”，他是通过键值的各个位的值，要将排序的元素分配至某些“桶”中，达到排序的作用，基数排序属于稳定排序，效率很高。

基本思想

• 将所有待比较数值统一为同样的数位长度，数位较短的数前面补零，然后从最低为开始，以此进行一次排序。
• 这样从最低为排序一直到最高位排序完成以后，数列就变成一个有序序列

代码实现

package cn.imut.sort;

import java.util.Arrays;

public class RadixSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {53, 3, 542, 748, 14, 214};
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        radixSort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    public static void radixSort(int[] arr) {
        //得到数组中最大的数的位数
        int max = arr[0];
        for (int value : arr) {
            if (value > max) {
                max = value;
            }
        }
        //得到最大数是几位数
        int maxLength = (max + "").length();
        //定义一个二维数组，表示10个桶，每个桶就是一个一维数组
        //1.二维数组包含10个一维数组
        //2.防止溢出，每一个一维数组，大小定位arr.length
        //3.基数排序是使用空间换时间的经典算法
        int[][] bucket = new int[10][arr.length];

        //为了记录每个桶中，实际存放了多少个数据，我们定义一个一维数组来记录各个桶的每次放入的数据个数\
        int[] bucketElementCounts = new int[10];

        for (int i = 0, n = 1; i < maxLength; i++, n *= 10) {
            //针对每个元素的对应位进行排序处理，第一个为个位、第二个是百位...
            for (int value : arr) {
                //取出每个元素的对应位的值
                int digitOfElement = value / n % 10;
                //放入到对应的桶中
                bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = value;
                bucketElementCounts[digitOfElement]++;
            }
            //按照这个桶排序（一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组）
            int index = 0;
            //遍历每一桶，并将桶中是数据，放入到原数组
            for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
                //如果桶中，有数据，我们才放入原数组
                if(bucketElementCounts[k] != 0) {
                    //循环该桶即第k个桶（即第k个一维数组），放入
                    for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++){
                        //取出元素放入到arr
                        arr[index++] = bucket[k][l];
                    }
                }
                //第 i + 1轮 处理后，需要将每个 bucketElementCounts[k] = 0
                bucketElementCounts[k] = 0;
            }
            //System.out.println("第" + (i + 1) + "轮，对个位的排序处理 arr=" + Arrays.toString(arr))

        }
        /*
        //第一轮（个位）
        for (int i : arr) {
            //取出每个元素的个位的值
            int digitOfElement = i / 1 % 10;
            //放入桶中
            bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = i;
            bucketElementCounts[digitOfElement]++;
        }
        //按照这个桶的顺序（一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组）
        int index = 0;
        //遍历每一个桶，并将桶中是数据，放入到原数组
        for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
            //若桶中有数据，我们才放入到原数组
            if(bucketElementCounts[k] != 0) {
                //循环该桶即第k个桶（即第k个一维数组），放入
                for (int i = 0; i < bucketElementCounts[k]; i++) {
                    //取出元素放入到arr
                    arr[index++] = bucket[k][1];
                }
            }
            //从1轮处理后，需要将每个 bucketElementCounts[k] = 0
            bucketElementCounts[k] = 0;
        }
        System.out.println("第一轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));

        //==========================================

        //第2轮(针对每个元素的十位进行排序处理)
        for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
            // 取出每个元素的十位的值
            int digitOfElement = arr[j] / 10  % 10; //748 / 10 => 74 % 10 => 4
            // 放入到对应的桶中
            bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
            bucketElementCounts[digitOfElement]++;
        }
        // 按照这个桶的顺序(一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组)
        index = 0;
        // 遍历每一桶，并将桶中是数据，放入到原数组
        for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
            // 如果桶中，有数据，我们才放入到原数组
            if (bucketElementCounts[k] != 0) {
                // 循环该桶即第k个桶(即第k个一维数组), 放入
                for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
                    // 取出元素放入到arr
                    arr[index++] = bucket[k][l];
                }
            }
            //第2轮处理后，需要将每个 bucketElementCounts[k] = 0 ！！！！
            bucketElementCounts[k] = 0;
        }
        System.out.println("第2轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));


        //第3轮(针对每个元素的百位进行排序处理)
        for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
            // 取出每个元素的百位的值
            int digitOfElement = arr[j] / 100 % 10; // 748 / 100 => 7 % 10 = 7
            // 放入到对应的桶中
            bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
            bucketElementCounts[digitOfElement]++;
        }
        // 按照这个桶的顺序(一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组)
        index = 0;
        // 遍历每一桶，并将桶中是数据，放入到原数组
        for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
            // 如果桶中，有数据，我们才放入到原数组
            if (bucketElementCounts[k] != 0) {
                // 循环该桶即第k个桶(即第k个一维数组), 放入
                for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
                    // 取出元素放入到arr
                    arr[index++] = bucket[k][l];
                }
            }
            //第3轮处理后，需要将每个 bucketElementCounts[k] = 0 ！！！！
            bucketElementCounts[k] = 0;
        }
        System.out.println("第3轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));
        */
    }
}

测试

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[8000000];
    for(int i = 0; i < 8000000; i++) {
        arr[i] = (int)(Math.random() * 800000000);        //生成一个[0,8000000) 数
    }
    Date date1 = new Date();
    SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    String format = simpleDateFormat.format(date1);
    System.out.println("排序前的时间是：" + format);

    radixSort(arr);
    Date date2 = new Date();
    String format1 = simpleDateFormat.format(date2);
    System.out.println("排序后的时间是：" + format1);
}