【Java数据结构与算法】基数排序（桶排序）

基数排序（桶排序）

基本介绍

1. 基数排序（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，它是通过键值的各个位的值，将要排序的元素分配至某些“桶”中，达到排序的作用。
2. 基数排序法是属于稳定性的排序，基数排序法是效率最高的稳定性排序法
3. 基数排序（Radix Sort）是桶排序的扩展
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为不同的数子，然后按照每个位数分别比较。

基数排序基本思想

将所有带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，数列就变成了一个有序序列。

过程理解
第一轮

第二轮

第三轮

个人理解
我认为还是比较好理解的，个人理解为：第一次排序比较个位，第二次比较十位，第三次比较百位，依此类推，这种排序和最大数的位数有着很大的联系。

代码实现

package sort;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class RadixSort {
    public static void main(String[] args) {
        //int[] arr = {53,3,542,748,14,214};
        //测试基数排序速度，给80000个数据，测试
        //创建一个80000个随机的数组
        int[] arr = new int[80000];
        for (int i = 0;i < 80000;i ++) {
            //会生成一个[0，8000000]的数
            arr[i] = (int)(Math.random() * 8000000);
        }
        //System.out.println("最开始的数组为：" + Arrays.toString(arr));
        Date date1 = new Date();
        SimpleDateFormat simpleDateFormat1 = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String date1Str = simpleDateFormat1.format(date1);
        System.out.println("排序前的时间：" + date1Str);
        //测试基数排序
        radixSort(arr);
        Date date2 = new Date();
        String date2Str = simpleDateFormat1.format(date2);
        System.out.println("排序后的时间：" + date2Str);
    }
    //基数排序方法
    public static void radixSort(int[] arr) {
        //1.得到数组中最大的位数
        int max = arr[0];//假设第一个数就是最大数
        for (int i = 1; i < arr.length; i ++) {
            if (arr[i] > max) {
                max = arr[i];
            }
        }
        //得到最大位数是几位数
        int maxLength = (max + "").length();

        //定义一个二维数组，表示10个桶子，每个桶子就是一个一维数组
        //说明
        //1.二维数组包含10个一维数组
        //2.为了防止在放数的时候数据溢出，则每个一维数组（桶子）大小定义为arr.length
        //3.明确，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) {
            //针对每个元素对应位，进行排序处理
            for (int j = 0;j < arr.length;j ++) {
                //取出每个元素的对应位的值
                int digitOfElement = arr[j] / n % 10;
                //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，放入到原来数组）
            int index = 0;
            //遍历每一个桶，并将桶中的数据，放入到原数据
            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];
                    }
                }
                //每次处理后，需要重置为0
                bucketElementCounts[k] = 0;
            }
        }
    }
}

在基数排序中，文章内测试了80000个数据，但是可以自己多测试几个，我自己私下测试的时候，到达几千万数据的时候，已经出现了异常，盲猜应该是内存占用的问题吧，因为基数排序是典型的空间换时间的算法。

笔记源自：韩顺平数据结构与算法