基数排序
2014-04-09 20:55
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(radix sort)则是属于“分配式排序”(distribution sort),基数排序法又称“桶子法”(bucket sort)或bin sort,顾名思义,它是透过键值的部份资讯,将要排序的元素分配至某些“桶”中,藉以达到排序的作用,基数排序法是属于稳定性的排序,其时间复杂度为O
(nlog(r)m),其中r为所采取的基数,而m为堆数,在某些时候,基数排序法的效率高于其它的比较性排序法。
73, 22, 93, 43, 55, 14, 28, 65, 39, 81
首先根据个位数的数值,在走访数值时将它们分配至编号0到9的桶子中:
0
1 81
2 22
3 73 93 43
4 14
5 55 65
6
7
8 28
9 39
81, 22, 73, 93, 43, 14, 55, 65, 28, 39
接着再进行一次分配,这次是根据十位数来分配:
0
1 14
2 22 28
3 39
4 43
5 55
6 65
7 73
8 81
9 93
14, 22, 28, 39, 43, 55, 65, 73, 81, 93
这时候整个数列已经排序完毕;如果排序的对象有三位数以上,则持续进行以上的动作直至最高位数为止。
LSD的基数排序适用于位数小的数列,如果位数多的话,使用MSD的效率会比较好。MSD的方式与LSD相反,是由高位数为基底开始进行分配,但在分配之后并不马上合并回一个数组中,而是在每个“桶子”中建立“子桶”,将每个桶子中的数值按照下一数位的值分配到“子桶”中。在进行完最低位数的分配后再合并回单一的数组中。
最低位优先(Least Significant Digit first)法,简称LSD法:先从kd开始排序,再对kd-1进行排序,依次重复,直到对k1排序后便得到一个有序序列。
基数排序的方式可以采用LSD(Least significant digital)或MSD(Most significant digital),LSD的排序方式由键值的最右边开始,而MSD则相反,由键值的最左边开始。
(nlog(r)m),其中r为所采取的基数,而m为堆数,在某些时候,基数排序法的效率高于其它的比较性排序法。
基本解法
第一步
以LSD为例,假设原来有一串数值如下所示:73, 22, 93, 43, 55, 14, 28, 65, 39, 81
首先根据个位数的数值,在走访数值时将它们分配至编号0到9的桶子中:
0
1 81
2 22
3 73 93 43
4 14
5 55 65
6
7
8 28
9 39
第二步
接下来将这些桶子中的数值重新串接起来,成为以下的数列:81, 22, 73, 93, 43, 14, 55, 65, 28, 39
接着再进行一次分配,这次是根据十位数来分配:
0
1 14
2 22 28
3 39
4 43
5 55
6 65
7 73
8 81
9 93
第三步
接下来将这些桶子中的数值重新串接起来,成为以下的数列:14, 22, 28, 39, 43, 55, 65, 73, 81, 93
这时候整个数列已经排序完毕;如果排序的对象有三位数以上,则持续进行以上的动作直至最高位数为止。
LSD的基数排序适用于位数小的数列,如果位数多的话,使用MSD的效率会比较好。MSD的方式与LSD相反,是由高位数为基底开始进行分配,但在分配之后并不马上合并回一个数组中,而是在每个“桶子”中建立“子桶”,将每个桶子中的数值按照下一数位的值分配到“子桶”中。在进行完最低位数的分配后再合并回单一的数组中。
2效率分析
时间效率:设待排序列为n个记录,d个关键码,关键码的取值范围为radix,则进行链式基数排序的时间复杂度为O(d(n+radix)),其中,一趟分配时间复杂度为O(n),一趟收集时间复杂度为O(radix),共进行d趟分配和收集。 空间效率:需要2*radix个指向队列的辅助空间,以及用于静态链表的n个指针。3实现方法
最高位优先(Most Significant Digit first)法,简称MSD法:先按k1排序分组,同一组中记录,关键码k1相等,再对各组按k2排序分成子组,之后,对后面的关键码继续这样的排序分组,直到按最次位关键码kd对各子组排序后。再将各组连接起来,便得到一个有序序列。最低位优先(Least Significant Digit first)法,简称LSD法:先从kd开始排序,再对kd-1进行排序,依次重复,直到对k1排序后便得到一个有序序列。
4实现原理
基数排序的发明可以追溯到1887年赫尔曼·何乐礼在打孔卡片制表机(Tabulation Machine)上的贡献。它是这样实现的:将所有待比较数值(正整数)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。基数排序的方式可以采用LSD(Least significant digital)或MSD(Most significant digital),LSD的排序方式由键值的最右边开始,而MSD则相反,由键值的最左边开始。
#include <iostream> #include <cstdio> #include <cstring> #include <math.h> using namespace std; const int MAX=100000; int a[MAX]; void bucketsort(int n) { //寻找当前最大的数 int maxnumber=-999; for(int i=0;i<n;i++) if(a[i]>maxnumber) maxnumber=a[i]; //标记当前最大的数的位数,即需要排序多少次,用looptimes标记 int looptimes=1; int temp=maxnumber/10; while(temp!=0) { looptimes++;temp/=10; } int bucket[10][2000]; memset(bucket,0,sizeof(int)*20000); //对每一位进行桶分配 for(int i=1;i<=looptimes;i++) { int tempnum=pow(10,i-1); for(int j=0;j<n;j++) { //roindex记录的a[j]个位(i=1)十位(i=2)百位(i=3)的数字,以此类推 int rowindex=(a[j]/tempnum)%10; for(int k=0;k<2000;k++) { //将位数为rowindex的数放到桶中 if(bucket[rowindex][k]==0) { bucket[rowindex][k]=a[j]; break; } } } //将桶中的数倒回原有的桶中 int x=0; for(int j=0;j<10;j++) for(int k=0;k<2000;k++) //此处的2000要根据题目设置,不然会增加时间 if(bucket[j][k]!=0){ a[x]=bucket[j][k]; bucket[j][k]=0; x++;} } } int main() { int n; scanf("%d",&n); for(int i=0;i<n;i++) scanf("%d",&a[i]); bucketsort(n); for(int i=0;i<n;i++) printf("%d\n",a[i]); return 0; }
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