排序桶排序 bucket sort

Posted 2021-04-02 名叫丁小白

目录

1.桶排序思想

2.算法过程

3.算法实现代码

在开头安利一个可视化网站：

https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/Algorithms.html

这上面有排序算法的可视化实现，可结合下文算法过程对照着图学习。

1. 思想：
   将待排序集合中处于同一值域的元素存入同一个桶中，
   这样的话，集合中的元素就被拆分成多个桶，再对每个桶中的元素排序，再将有序的桶放回原集合中。
    一句话：通过“分配”和“收集”实现排序。
   Notes：
   (1).桶排序是对计数排序的改进。计数排序是给每一个元素都开辟空间，记录出现次数，以达到排序。
   所以，对于数值过大的元素或者浮点数，计数排序就不能很很好的解决。
   所以应用桶排序，可以很好的解决，根据元素的分布利用一个hash函数将值域相同的元素放到一个桶。
   (2).桶排序的时间复杂度O(N)~O(N*logN)，N为元素个数。
   (3).桶排序适用于元素均匀分布的情况。

   
   

2. 算法过程：
   (1).搭建桶的结构，使用单链表；
   (2).hash函数定义：即如何确定元素是否在同一值域中，

          (value * len) / (max_value + 1)；
   value:当前计算的元素
   len:待排序集合的长度
   max_value：集合中数值最大的元素
   (3).桶中元素排序：链表中元素的插入；
   (4).出桶，排序输出。

   
   

3. 代码

   
   

public class buket_sort {
 public static void main(String[] args) { int[] arr={10,7,4,8,2,6,5,9,4}; System.out.println( "begin..." + Arrays.toString( arr ) ); new buket_sort().sort( arr ); System.out.println( "final..." + Arrays.toString( arr ) );
 } /** * (value * len) / (max_value + 1) * 返回元素对应的桶的下标 * @param value * @param length * @param max * @return */ public static int hash(int value,int length,int max_value){ return (value * length) / (max_value + 1); }
 /** * 排序实现 * @param arr */
 public static void sort(int []arr){ int len=arr.length; LinkedNode[] bucket=new LinkedNode[len];//桶的个数可以是元素个数 int max=getMax(arr);// System.out.println(max); //入桶 for (int i = 0; i < len; i++) { int value=arr[i]; int index=hash(value, len, max); if(bucket[index] == null){ bucket[index]=new LinkedNode(value); }else{ insertInto(value,bucket[index],bucket,index); } } //出桶 int k=0; for(LinkedNode node :bucket){ if(node!=null){ while(node!=null){ arr[k++]=node.value; node=node.next; } } } } /** * 桶内元素排序 * 如果该元素小于头节点，替换头节点 * 如果大于，向后走，或插入到末尾或中间 * @param value 待排序元素值 * @param linkedNode 桶元素中头节点 * @param bucket 用于替换头节点 * @param index 下标 */ private static void insertInto(int value, LinkedNode head, LinkedNode[] bucket, int index) { LinkedNode newNode=new LinkedNode(value);//备份节点 if(value<=head.value){//替换头节点 newNode.next=head; bucket[index]=newNode; return; } LinkedNode p=head; LinkedNode pre=p;//当前节点的前一个节点 while(p != null && value>p.value){ pre=p; p=p.next; } if(p==null){ pre.next=newNode; }else{ pre.next=newNode; newNode.next=p; }  } /** * 得到数组中最大的元素。 *  * @param arr * @return */ private static int getMax(int[] arr) { int max=Integer.MIN_VALUE; int len=arr.length; for (int i = 0; i < len; i++) { if(arr[i]>max){ max=arr[i]; } } return max;  }}

节点的框架

public class LinkedNode { public int value; public LinkedNode next;
 public LinkedNode(int value){ this.value=value; }}

实现结果：