基数排序

基数排序介绍

• 基数排序属于"分配式排序",又称"桶子发",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到某些桶中,达到排序的作用
• 基数排序法是属于稳定性的排序,基数排序法是效率高的稳定性 排序法
• 基数排序的实现方式是:将整数按位数切割成不同的数字,然后按照每个位数分别比较

基数排序的思想

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.

基数排序图文说明

将数组{53,3,524,748,14,214} 使用基数排序,进行升序排序

代码实现

分批次实现代码

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

    private static void radixSort(int[] arr) {

        //初始化10个桶,这是一个二维数组,十个桶个里面存放的数据
        //为了放置数据溢出,每个桶里面存放的数据为数组元素个数
        int[][] bucket = new int[10][arr.length];
        //初始化一个数组,来存放10个桶里面存放的数据量,即可以看做下标
        //比如bucketElementCounts[0] 可以认为是bucket[0]这个桶中存放的元素个数
        int[] bucketElementCounts = new int[10];

        //比较个位,进行第一次排序
        //把元素放入桶中
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            //拿到元素的个位数字
            int digitOfElement = arr[i] % 10;
            //把它放入相应的桶里面
            //数组的个位元素代表了第几个桶, bucketElementCounts[digitOfElement] 表示桶中的索引
            bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[i];
            bucketElementCounts[digitOfElement] += 1;
        }
        //初始化一个下标
        int index = 0;
        //从桶中取出元素,遍历10个桶
        for (int i = 0; i < bucket.length; i++) {
            if (bucketElementCounts[i] > 0) { //桶中元素大于0,证明桶中有元素
                for (int j = 0; j < bucketElementCounts[i]; j++) {
                    arr[index] = bucket[i][j];
                    index++;
                }

                //重置bucketElementCounts为0,以便下次处理时其值为0
                bucketElementCounts[i] = 0;
            }
        }

        System.out.println("第一轮处理后的结果:");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));


        //比较十位,
        //把元素放入桶中
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            //拿到元素的十位数字
            int digitOfElement = arr[i] / 10 % 10;
            //把它放入相应的桶里面
            //数组的个位元素代表了第几个桶, bucketElementCounts[digitOfElement] 表示桶中的索引
            bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[i];
            bucketElementCounts[digitOfElement] += 1;
        }
        //初始化一个下标
        index = 0;
        //从桶中取出元素,遍历10个桶
        for (int i = 0; i < bucket.length; i++) {
            if (bucketElementCounts[i] > 0) { //桶中元素大于0,证明桶中有元素
                for (int j = 0; j < bucketElementCounts[i]; j++) {
                    arr[index] = bucket[i][j];
                    index++;
                }

                //重置bucketElementCounts为0,以便下次处理时其值为0
                bucketElementCounts[i] = 0;
            }
        }

        System.out.println("第二轮处理后的结果:");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

        //比较百位,
        //把元素放入桶中
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            //拿到元素的百位数字
            int digitOfElement = arr[i] / 10 % 10;
            //把它放入相应的桶里面
            //数组的个位元素代表了第几个桶, bucketElementCounts[digitOfElement] 表示桶中的索引
            bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[i];
            bucketElementCounts[digitOfElement] += 1;
        }
        //初始化一个下标
        index = 0;
        //从桶中取出元素,遍历10个桶
        for (int i = 0; i < bucket.length; i++) {
            if (bucketElementCounts[i] > 0) { //桶中元素大于0,证明桶中有元素
                for (int j = 0; j < bucketElementCounts[i]; j++) {
                    arr[index] = bucket[i][j];
                    index++;
                }

                //重置bucketElementCounts为0,以便下次处理时其值为0
                bucketElementCounts[i] = 0;
            }
        }

        System.out.println("第三轮处理后的结果:");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

循环实现

循环的轮次,就是排序数中最大数的长度

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

    private static void radixSort(int[] arr) {

        //初始化10个桶,这是一个二维数组,十个桶个里面存放的数据
        //为了放置数据溢出,每个桶里面存放的数据为数组元素个数
        int[][] bucket = new int[10][arr.length];
        //初始化一个数组,来存放10个桶里面存放的数据量,即可以看做下标
        //比如bucketElementCounts[0] 可以认为是bucket[0]这个桶中存放的元素个数
        int[] bucketElementCounts = new int[10];

        //获取到待排序数中的最大值
        int max = arr[0];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if (arr[i] > max) {
                max = arr[i];
            }
        }
        //得到最大数的长度
        int maxNumLength = ("" + max).length();
        //循环遍历,进行排序
        int n = 1;
        for (int i = 0; i < maxNumLength; i++) {
            //装桶
            for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
                int digitOfElement = arr[j] / n % 10;

                bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
                bucketElementCounts[digitOfElement] += 1;
            }
            n = n * 10;
            //从桶中取出数据
            int index = 0;
            for (int j = 0; j < bucket.length; j++) {
                for (int k = 0; k < bucketElementCounts[j]; k++) {
                    if (bucketElementCounts[j] > 0) { // 有数据,取出
                        arr[index] = bucket[j][k];
                        index++;
                    }
                }
                bucketElementCounts[j] = 0;
            }
            System.out.printf("第%d次排序完的结果为:", (i + 1));
            System.out.println(Arrays.toString(arr));
        }
    }
}

基数排序说明

• 基数排序是对传统桶排序的扩展,速度很快
• 基数排序是经典的空间换时间的方式,占用内存很大,当对海量的数据时,容易造成outOfMenoryError.
• 基数排序是稳定的[注: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]在 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]