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数据结构与算法:基数排序

日拱一卒程序猿 95

前言:

现在同学们对“基数排序算法分析空间复杂度”都比较注重,咱们都想要分析一些“基数排序算法分析空间复杂度”的相关内容。那么小编也在网上搜集了一些对于“基数排序算法分析空间复杂度””的相关知识,希望朋友们能喜欢,大家快快来学习一下吧!

一、定义

基数排序(Radix Sort)是桶排序的扩展,选择排序方式有最低位优先(LSD)和 最高位优先(MSD)。

基本思想是:

将整数按位数切割成不同的数字,然后按每个位数分别比较。

具体做法是:

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。

LSD基数排序动图演示

二、思路

通过基数排序对数组{53, 3, 542, 748, 14, 214, 154, 63, 616},它的示意图如下:

在上图中,首先将所有待比较树脂统一为统一位数长度,接着从最低位开始,依次进行排序。

1. 按照个位数进行排序。

2. 按照十位数进行排序。

3. 按照百位数进行排序。

排序后,数列就变成了一个有序序列。

三、代码实现

radix_sort(a, n)的作用是对数组a进行排序。

1. 首先通过get_max(a)获取数组a中的最大值。获取最大值的目的是计算出数组a的最大指数。

2. 获取到数组a中的最大指数之后,再从指数1开始,根据位数对数组a中的元素进行排序。排序的时候采用了桶排序。

3. count_sort(a, n, exp)的作用是对数组a按照指数exp进行排序。

下面简单介绍一下对数组{53, 3, 542, 748, 14, 214, 154, 63, 616}按个位数进行排序的流程。

(01) 个位的数值范围是[0,10)。因此,参见桶数组buckets[],将数组按照个位数值添加到桶中。

(02) 接着是根据桶数组buckets[]来进行排序。假设将排序后的数组存在output[]中;找出output[]和buckets[]之间的联系就可以对数据进行排序了。

/** * 基数排序:Java */public class RadixSort {    /*     * 获取数组a中最大值     *     * 参数说明:     *     a -- 数组     *     n -- 数组长度     */    private static int getMax(int[] a) {        int max;        max = a[0];        for (int i = 1; i < a.length; i++)            if (a[i] > max)                max = a[i];        return max;    }    /*     * 对数组按照"某个位数"进行排序(桶排序)     *     * 参数说明:     *     a -- 数组     *     exp -- 指数。对数组a按照该指数进行排序。     *     * 例如,对于数组a={50, 3, 542, 745, 2014, 154, 63, 616};     *    (01) 当exp=1表示按照"个位"对数组a进行排序     *    (02) 当exp=10表示按照"十位"对数组a进行排序     *    (03) 当exp=100表示按照"百位"对数组a进行排序     *    ...     */    private static void countSort(int[] a, int exp) {        //int output[a.length];    // 存储"被排序数据"的临时数组        int[] output = new int[a.length];    // 存储"被排序数据"的临时数组        int[] buckets = new int[10];        // 将数据出现的次数存储在buckets[]中        for (int i = 0; i < a.length; i++)            buckets[ (a[i]/exp)%10 ]++;        // 更改buckets[i]。目的是让更改后的buckets[i]的值,是该数据在output[]中的位置。        for (int i = 1; i < 10; i++)            buckets[i] += buckets[i - 1];        // 将数据存储到临时数组output[]中        for (int i = a.length - 1; i >= 0; i--) {            output[buckets[ (a[i]/exp)%10 ] - 1] = a[i];            buckets[ (a[i]/exp)%10 ]--;        }        // 将排序好的数据赋值给a[]        for (int i = 0; i < a.length; i++)            a[i] = output[i];        output = null;        buckets = null;    }    /*     * 基数排序     *     * 参数说明:     *     a -- 数组     */    public static void radixSort(int[] a) {        int exp;    // 指数。当对数组按各位进行排序时,exp=1;按十位进行排序时,exp=10;...        int max = getMax(a);    // 数组a中的最大值        // 从个位开始,对数组a按"指数"进行排序        for (exp = 1; max/exp > 0; exp *= 10)            countSort(a, exp);    }    public static void main(String[] args) {        int i;        int a[] = {53, 3, 542, 748, 14, 214, 154, 63, 616};        System.out.printf("before sort:");        for (i=0; i<a.length; i++)            System.out.printf("%d ", a[i]);        System.out.printf("\n");        radixSort(a);    // 基数排序        System.out.printf("after  sort:");        for (i=0; i<a.length; i++)            System.out.printf("%d ", a[i]);        System.out.printf("\n");    }}     
四、稳定性

时间复杂度:O(n)

空间复杂度: O(n+k),其中k为桶的数量。一般来说n>>k,因此额外空间需要大概n个左右。

稳定性:稳定排序

标签: #基数排序算法分析空间复杂度