java实现基数排序

基数排序(桶排序)介绍:

1)数排序radix sort)属于“分配式排序”(distribution sort),又称“桶子法”(bucket sort)或bin sort,顾名思义,它通过键值的各个位的值,将要排序的元素分配至某些“桶”中,达到排序的作

2)数排序法是属于稳定性的排序,基数排序法的是效率高的稳定性排序

3)基数排序(Radix Sort)桶排序的扩展

4)基数排序是1887年赫尔曼·何乐礼发明的。它是这样实现的将整数按位数切割成不同的数字,然后按每个位数分别比

基数排序本思想

1)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,从最低位开始,依次进行一次排序。这样从最低位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。

2)样说明,比较难理解,下面我们看一个图文解释,理解基数排序的步骤

基数排序图文说明

将数组 {53, 3, 542, 748, 14, 214} 使数排序, 进行升序排序

java实现基数排序_第1张图片

java实现基数排序_第2张图片

java实现基数排序_第3张图片

代码实现 

public class RadixSort {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {53, 3, 542, 748, 14, 214};
        radixSort2(arr);
    }


    public static void radixSort(int[] arr){
        /**
         * 定义一个二维数组,表示10个桶,每个桶就是一个一维数组
         * 为了防止放入数据时候,数据溢出,则每个一维数组,大小定为 arr.length
         */
        int[][] bucket = new int[10][arr.length];

        //为了记录每个桶中存放数据的个数
        int[] bucketElementCounts = new int[10];
        //第1轮 针对每个元素的个位进行排序
        for (int j = 0; j < arr.length ; j++){
            int digitOfElement = arr[j] /1 % 10;//取出每个元素的个位的值
            //放入到对应的桶中
            bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
            bucketElementCounts[digitOfElement]++;
        }
        int index = 0;
        //遍历每一个桶,将桶中的数据存放到原数组中
        for(int k = 0 ; k < bucketElementCounts.length ; k++){
            //判断桶中是否有数据
            if(bucketElementCounts[k] != 0){
                //循环第k个桶
                for(int l = 0 ; l < bucketElementCounts[k] ; l++){
                    //取出数据放入arr
                    arr[index] = bucket[k][l];
                    index++;
                }
            }
            bucketElementCounts[k] = 0;
        }
        System.out.println("第1轮,对个位排序后数据 arr=" + Arrays.toString(arr));

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

        //第2轮 针对每个元素的十位进行排序
        for (int j = 0; j < arr.length ; j++){
            int digitOfElement = arr[j] / 10 % 10;//取出每个元素的个位的值
            //放入到对应的桶中
            bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
            bucketElementCounts[digitOfElement]++;
        }
        index = 0;
        //遍历每一个桶,将桶中的数据存放到原数组中
        for(int k = 0 ; k < bucketElementCounts.length ; k++){
            //判断桶中是否有数据
            if(bucketElementCounts[k] != 0){
                //循环第k个桶
                for(int l = 0 ; l < bucketElementCounts[k] ; l++){
                    //取出数据放入arr
                    arr[index] = bucket[k][l];
                    index++;
                }
            }
            bucketElementCounts[k] = 0;
        }
        System.out.println("第2轮,对十位排序后数据 arr=" + Arrays.toString(arr));

        //=======================================================
        //第3轮 针对每个元素的百位进行排序
        for (int j = 0; j < arr.length ; j++){
            int digitOfElement = arr[j] / 100 % 10;//取出每个元素的个位的值
            //放入到对应的桶中
            bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
            bucketElementCounts[digitOfElement]++;
        }
        index = 0;
        //遍历每一个桶,将桶中的数据存放到原数组中
        for(int k = 0 ; k < bucketElementCounts.length ; k++){
            //判断桶中是否有数据
            if(bucketElementCounts[k] != 0){
                //循环第k个桶
                for(int l = 0 ; l < bucketElementCounts[k] ; l++){
                    //取出数据放入arr
                    arr[index] = bucket[k][l];
                    index++;
                }
            }
            bucketElementCounts[k] = 0;
        }
        System.out.println("第3轮,对百位排序后数据 arr=" + Arrays.toString(arr));
    }

    public static void radixSort2(int[] arr){
        int max = arr[0];
        //得到数组中位数最大的数
        for (int i = 1 ; i < arr.length ; i++){
            if(max < arr[i]){
                max = arr[i];
            }
        }
        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
         * 为了防止放入数据时候,数据溢出,则每个一维数组,大小定为 arr.length
         */
        int[][] bucket = new int[10][arr.length];

        //为了记录每个桶中存放数据的个数
        int[] bucketElementCounts = new int[10];

        for (int i = 0 ,n = 1; i < maxLength ; i++ ,n *= 10){
            for (int j = 0; j < arr.length ; j++){
                int digitOfElement = arr[j] /n % 10;//取出每个元素的个位的值
                //放入到对应的桶中
                bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
                bucketElementCounts[digitOfElement]++;
            }
            int index = 0;
            //遍历每一个桶,将桶中的数据存放到原数组中
            for(int k = 0 ; k < bucketElementCounts.length ; k++){
                //判断桶中是否有数据
                if(bucketElementCounts[k] != 0){
                    //循环第k个桶
                    for(int l = 0 ; l < bucketElementCounts[k] ; l++){
                        //取出数据放入arr
                        arr[index] = bucket[k][l];
                        index++;
                    }
                }
                bucketElementCounts[k] = 0;
            }
            System.out.println("第"+(i+1)+"轮,对个位排序后数据 arr=" + Arrays.toString(arr));
        }
    }

}

运行结果

java实现基数排序_第4张图片

基数排序的说明:

1)基数排序是对传统桶排序的扩展,速度很快.

2)排序是经典的空间换时间的方式,占用内存很大, 当对海量数据排序时,容易造成 OutOfMemoryError

3)数排序时稳定的[:假定在待排序的记录序列中,存在多个具有相同的关键字的记录,若经过排序,这些记录的相对次序保持不变,即在原序列中,r[i]=r[j],且r[i]r[j]之前,而在排序后的序列中,r[i]仍在r[j]之前,则称这种排序算法是稳定的;否则称为不稳定的]

4)数的数组,我们不用基数排序来进行排, 如果要支持负数,参考: https://code.i-harness.com/zh-CN/q/e98fa9

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