数据结构作业之用队列实现的基数排序（Java版）

Posted 2020-08-17

题目：

利用队列实现对某一个数据序列的排序（采用基数排序），其中对数据序列的数据（第1和第2条进行说明）和队列的存储方式（第3条进行说明）有如下的要求：

    1）当数据序列是整数类型的数据的时候，数据序列中每个数据的位数不要求等宽，比 如：

      1、21、12、322、44、123、2312、765、56

2）当数据序列是字符串类型的数据的时候，数据序列中每个字符串都是等宽的，比 如：

      "abc","bde","fad","abd","bef","fdd","abe"

    3）要求重新构建队列的存储表示方法：使其能够将 n 个队列顺序映射到一个数组 listArray 中，每个队列都表示成内存中的一个循环队列【这一项是可选项】

 

基数排序思想：

以整数为例：先建立十个桶，编号为0-9。然后检测要排序的整数，

从各位数字开始，到数据中存在的最高的位数。根据每一位数字的值把所有要排序的整数放到对应数字的桶中。

比如，整数73  22  93  43  55  14  28  65  39  81。

第一趟：

第二趟：

如果要排序的数字中有更高的位数，必须多次排序。但是这样就比较花时间。所以对于位数相差较大的一串数字的排序，不建议采用基数排序。基数排序的时间复杂度为O（n）。空间复杂度为O（n+bucket）。bucket为桶的数目。故空间复杂度约等于O（n）。当每个桶之后的数字已知的时候，可以把储存基数排序的空间结构变成简单的一维数组。

 

队列：先进先出特性。push和pop分别入队出队。

 

具体实现代码：

  1 //Programming in Java
  2 import java.util.*;
  3 
  4 public class radixSort {
  5 
  6     private static final HashMap<Character, Integer> alphaToNum = new HashMap();
  7 
  8     static {
  9         alphaToNum.clear();
 10         initAlpha2Num(‘A‘, ‘Z‘, alphaToNum);
 11         initAlpha2Num(‘a‘, ‘z‘, alphaToNum);
 12 
 13     }
 14 
 15     private static final void initAlphaToNum(char c1, char c2, HashMap<Character, Integer> map) {
 16         for (char c = c1; c <= c2; c++)
 17             map.put(c, map.size());
 18     }
 19 
 20     public static void main(String[] args) {
 21         radixSort sortInstance = new radixSort();
 22         int[] data = { 1, 4, 3, 3, 21, 12, 322, 44, 123, 2312, 765, 56, 8978, 10000, 14, 28, 65, 39, 81, 33, 100, 567 };
 23         String[] data2 = { "abc", "Bde", "fad", "abd", "Bef", "fdd", "abe" };
 24         sortInstance.sort(data);
 25         sortInstance.sort(data2);
 26 
 27         print(data);
 28         print(data2);
 29     }
 30 
 31     public static void print(String[] data) {
 32         for (int i = 0; i < data.length; i++)
 33             System.out.print(data[i] + " ");
 34         System.out.println();
 35     }
 36 
 37     public static void print(int[] data) {
 38         for (int i = 0; i < data.length; i++)
 39             System.out.print(data[i] + " ");
 40         System.out.println();
 41     }
 42 
 43     public void sort(int[] a) {
 44         int N = 10;
 45         ArrayList<Queue<Integer>> qArray;
 46         qArray = new ArrayList();
 47         for (int i = 0; i < N; i++)
 48             qArray.add(new<Integer> LinkedList());// 开辟空间
 49         int max = Integer.MIN_VALUE;
 50         for (int i = 0; i < a.length; i++)
 51             max = Integer.max(max, a[i]);
 52         int[] length = new int[N];// 记录qArray的原始长度，防止对元素重复操作
 53         // radix sort
 54         for (int i = 0; i < a.length; i++)
 55             qArray.get(a[i] % 10).offer(a[i]);// 1 step
 56         for (int j = 10; j <= max; j *= 10) {
 57             for (int i = 0; i < N; i++)
 58                 length[i] = qArray.get(i).size(); // 2 step update length
 59             for (int i = 0; i < N; i++) {
 60                 Queue<Integer> q = qArray.get(i);
 61                 while (length[i]-- > 0) {
 62                     int num = q.poll();
 63                     qArray.get((num / j) % 10).offer(num);
 64                 }
 65             }
 66         }
 67         for (int i = 0, AIndex = 0; i < N; i++) // finally
 68             while (qArray.get(i).size() > 0)
 69                 a[AIndex++] = qArray.get(i).poll();
 70     }
 71 
 72     public void sort(String[] s) {
 73         int N = alphaToNum.size();
 74         ArrayList<Queue<String>> qArray;
 75         qArray = new ArrayList();
 76         for (int i = 0; i < N; i++)
 77             qArray.add(new<String> LinkedList());// 开辟空间
 78         int strLen = s[0].length();
 79         int[] length = new int[N];// forbid duplicate operation        for (int i = 0; i < s.length; i++)
 80             qArray.get(alphaIndex(s[i].charAt(s[i].length() - 1))).offer(s[i]);
 81         for (int j = strLen - 1; j > 0; j--) {
 82             for (int i = 0; i < N; i++)
 83                 length[i] = qArray.get(i).size();
 84             for (int i = 0; i < N; i++) {
 85                 Queue<String> q = qArray.get(i);
 86                 while (length[i]-- > 0) {
 87                     String str = q.poll();
 88                     qArray.get(alphaIndex(str.charAt(j - 1))).offer(str);
 89                 }
 90             }
 91         }
 92         for (int i = 0, AIndex = 0; i < N; i++) // finally
 93             while (qArray.get(i).size() > 0)
 94                 s[AIndex++] = qArray.get(i).poll();
 95     }
 96 
 97     private int alphaIndex(char c) {
 98         return alphaToNum.get(c);
 99     }
100 }

ps：阿爸的代码