高位优先的字符串排序

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//MSD(Most Significant Digit First) 高位优先的字符串排序

//该算法基于键索引计数法的思想，进行了扩展，使得该算法可以
//处理不等长的字符串排序，其中涉及两个关键点。
//1、采用分治法，从高位向低位的方向，依次选取关键字做为排序
//   的键字进行排序，每一轮排序后，将字符串组进行拆分，对拆
//   分后的每个子组分别进行排序，这里子组拆分的依据就是本轮
//   键索引计数法排序之后的分类组。
//
//   如下示例，最初只有一个字符串组，其中组成员数为5个字符串
//   首先，选择第0列做为排序的链字进行键索引计数法排序，排序
//   完成后，按分类组划分，此时分为了两组（见第一次后的情况）,
//   这时候对这两组分别进行链索引计数法排序，注意这时每组第
//   0列已经为相同字符，所以此时选择第1做为排序的链字进行键
//   索引计数法排序，在第二次排序后，此时已经分为了4组字符串
//   组，依次类推，直到所有子组仅含有一个成员，所有子组排序
//   处理完后，即整个字符串排序算法完成。
//
//   原始：    第一次后：    第二次后：
//   abcd      abcd          abcd
//   ddba      acca              
//   daca                    acca 
//   acca      ddba              
//   daab      daca          daca
//             daab          daab
//                               
//                           ddba
//
//2、刚才提到了该算法可以处理不等长的字符串排序，该算法采用一
//   种比较巧妙的方法，将短字符串长度已经满足不了排序的处理也
//   做为键值比较处理了，同时如果短字符串长度满足不了排序处理
//   时，该键值优先级最高，所以就会出现排在最上方。
//
//   如下示例，当第2列(字符c的位置)处理完后，开始进行第3列比较
//   处理，此时第一个条目abcd的第3列键值为d、第二个条目abc的第
//   3列键值已经不存在，长度已经满足不了排序，但此时键值优先级
//   为最高，第三个条目abcde的第3列键值为d，所以本轮最终将第二
//   个条目abc排在了最上面，相同原理，abcd条目就会比abcde条目的
//   优先级高。
//
//   原始：    排序后：
//   abcd      abc
//   abc       abcd
//   abcde     abcde
//

//有效字符基数
#define CHAR_BASE 256

//查找提指定索引处char的值，如果不存在则返回-1
char charAt(const char *pStr, const int index)
{
    const char *pOldStr = pStr;

    if ( pStr == NULL )
    {
        return -1; 
    }

    while ( *pStr != '\0' )
    {
        if ( (pStr-pOldStr) == index )
        {
            return *pStr; 
        }

        pStr++;
    }

    return -1;
}

//高位优先字符串排序核心算法
//正如上面描述，该算法是基于键索引计数法的思想，对于键索引计数法
//这里不详细描述，有兴趣可以参考相关信息，这里仅对特定点进行注释
//说明。
void msdSort(char *strArray[], int lo, int hi, int d)
{
    int count[CHAR_BASE+2] = {0};
    char **ppAux = NULL;
    int i = 0;

    //当前函数是递归函数，这里为递归跳出点。当进行字符串排序时，如
    //果少于二组条目，则不再进行排序处理。
    if ( lo >= hi )
    {
        return; 
    }

    //对键值进行个数统计，这里选取本组排序字符串中第d列索引字符做为键
    //值。
    //为什么会出现+2,该步中count[0]预留出来，用于下面步骤的算法使用，
    //详细原因参见键索引计数法中的解释，所以当前键值统计需要从索引1开始，
    //charAt的实现是找出的字符索引范围为-1~(length(string)-1)，所以如
    //果需要满足从索引1开始，则需要在charAt的结果之后+2.
    for ( i = lo; i <= hi; i++ ) 
    {
        count[charAt(strArray[i], d) + 2]++; 
    }

    //将键值统计转换为排序索引
    //这里CHAR_BASE+1，是因为CHAR_BASE仅表示合法字符基数，该算法中由于
    //支持不等长处理，对于不满足比较长度的键-1也参与了算法处理，所以这
    //里为其+1.
    for ( i = 0; i < CHAR_BASE + 1; i++ )
    {
        count[i+1] += count[i];
    }

    ppAux = (char **)malloc((hi - lo + 1) * sizeof(char *));
    if ( ppAux == NULL )
    {
        return; 
    }
    memset(ppAux, 0, (hi - lo + 1) * sizeof(char *));

    //根据排序索引进行分类，将排序好的分类存储到临时空间ppAux中
    //这里会出现+1，也是因为charAt的实现返回索引范围是-1~(lenght(string)-1)，
    //当前步骤count有效使用是从索引0开始，所以需要+1来满足。
    for ( i = lo; i <= hi; i++ )
    {
        int index = count[charAt(strArray[i], d) + 1]++;
        ppAux[index] = strArray[i]; 
    }

    //将排序好的临时空间ppAux内容回写到原来数组中。
    for ( i = lo; i <= hi; i++)
    {
        strArray[i] = ppAux[i-lo];
    }

    free(ppAux);

    //在每一轮排序后，采用分治思想，将当前组拆分为几个更小的组，并对每个更
    //小的组进行递归排序处理，这里划分组的依据为，根据本次键值索引的分类进
    //行分组，同时在下一轮对更小的组进行算法处理时，键值d则切换为下一列字符
    //做为键值，因为本轮算法处理后，每个小组的当前键值d已经相同了。
    //这里需要注意一下此时count[0]的为不满足长度处理的键值-1的最后索引位置，
    //该键值是不需要参与分组处理的。
    for ( i = 0; i < CHAR_BASE; i++ )
    {
       msdSort(strArray, lo + count[i], lo + count[i+1] - 1, d + 1);  
    }
}

void dumpArray(char *strArray[], int count)
{
    int i = 0;

    for ( i = 0; i < count; i++ )
    {
        printf("[%d] %s\r\n", i, strArray[i]); 
    }
}

int main()
{
    int i = 0;

    char *test[10] = {
        "she",
        "sells",
        "seashells",
        "by",
        "the",
        "seashore",
        "she",
        "are",
        "surely",
        "secca"
    };

    dumpArray(test, 10);

    msdSort(test, 0, 9, 0);

    printf("*****************\r\n");
    dumpArray(test, 10);

    return 0;
}