基数排序

Posted 2021-02-20 laydown

import java.util.Arrays;

/**
 * 基数排序
 * <p>
 * 数据非负、且是十进制数
 */
public class RadixSort {

    public static void main(String[] args) {
        // 测试次数
        int times = 50000;

        int maxNum = 200;
        int maxSize = 100;
        for (int i = 0; i < times; i++) {
            // 生成随机数组
            int[] arr1 = generateArray(maxNum, maxSize);
            int d = maxBits(arr1);
            // 复制
            int[] arr2 = copyArray(arr1);
            // 排序
            radixSort(arr1, d);
            // Api排序
            Arrays.sort(arr2);
            // 比较排序结果
            if (!arrayEquals(arr1, arr2)) {
                System.out.println("Sort failed!!!");
                System.out.println(Arrays.toString(arr1));
                System.out.println(Arrays.toString(arr2));
                return;
            }
        }
        System.out.println("Sort success");
    }

    /**
     * 基数排序
     *
     * @param arr 数组
     * @param d   数组中最大的数有几位
     */
    public static void radixSort(int[] arr, int d) {
        if (arr == null || arr.length < 2) {
            return;
        }
        int[] bucket = new int[10];
        for (int i = 1; i <= d; i++) {
            for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
                bucket[getDigit(arr[j], i)]++;
            }
            for (int j = 0; j < bucket.length - 1; j++) {
                bucket[j + 1] += bucket[j];
            }
            int[] help = new int[arr.length];
            for (int j = arr.length - 1; j >= 0; j--) {
                help[--bucket[getDigit(arr[j], i)]] = arr[j];
            }
            for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
                arr[j] = help[j];
            }
            bucket = new int[10];
        }
    }

    /**
     * 获取从右往左第d位上的数字
     *
     * @param value 非负整数
     * @param d     第几位
     * @return 该位的数字
     */
    public static int getDigit(int value, int d) {
        for (int i = 1; i < d; i++) {
            value /= 10;
        }
        return value % 10;
    }

    /**
     * 获取数组中的最大的位数
     *
     * @param arr 数组
     * @return 最大位数
     */
    public static int maxBits(int[] arr) {
        int maxBits = 0;
        for (int value : arr) {
            maxBits = Math.max(maxBits, getBits(value));
        }
        return maxBits;
    }

    /**
     * 获取一个非负整数的位数
     *
     * @param value 非负整数
     * @return 位数
     */
    public static int getBits(int value) {
        int bit = 1;
        while (value / 10 != 0) {
            bit++;
            value /= 10;
        }
        return bit;
    }

    /**
     * 生成随机数组
     *
     * @param maxNum  最大数
     * @param maxSize 数组最大大小
     * @return 随机数组
     */
    private static int[] generateArray(int maxNum, int maxSize) {
        int[] arr = new int[((int) (maxSize * Math.random())) + 1];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = (int) (maxNum * Math.random());
        }
        return arr;
    }

    /**
     * 判断两数组是否完全相同
     *
     * @param arr1 数组1
     * @param arr2 数组2
     * @return 是否相同
     */
    private static boolean arrayEquals(int[] arr1, int[] arr2) {
        if (arr1 == arr2) {
            return true;
        }
        if (arr1 == null || arr2 == null || arr1.length != arr2.length) {
            return false;
        }
        for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
            if (arr1[i] != arr2[i]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    /**
     * 复制数组
     *
     * @param arr 要复制的数组
     * @return 复制的数组
     */
    private static int[] copyArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return null;
        }
        int[] copy = new int[arr.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            copy[i] = arr[i];
        }
        return copy;
    }

}

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