基数排序就这么简单
一、基数排序(桶排序)介绍
来源360百科：
基数排序(radix sort)属于"分配式排序"(distribution sort)，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稳定性排序法。
从上面的简单介绍，是并不了解基数排序是怎么弄的～基数排序不同与其他的7种排序，其他7种排序本质上都是按照交换或者比较来进行排序，但是基数排序并不是，它是按照分配，回收(分配到不同的位置上，然后回收)..不断分配..回收来进行排序，直到有序..
听上去好像很高大上，很难的样子，其实不然。基数排序挺简单的，下面我就来看一下基数排序的流程....
我们有9个桶，将数组的数字按照数值分配桶中：
ps:图片来源于网络，侵删
上面我们发现：如果将桶按顺序进行回收，那么我们的排序就完成了～
可是，一般我们的数组元素都不仅仅是个位数的数字的呀，那么高位数的数字又怎么弄呢？？比如：23,44,511,6234这些高位数..
其实也是一样的：
- 第一趟桶排序将数字的个位数分配到桶子里面去，然后回收起来，此时数组元素的所有个位数都已经排好顺序了
- 第二趟桶排序将数字的十位数分别分配到桶子里面去，然后回收起来，此时数组元素的所有个位数和十位数都已经排好顺序了(如果没有十位数、则补0)
- 第三趟桶排序将数字的百位数分别分配到桶子里面去，然后回收起来，此时数组元素的所有个位数和十位数和百位数都已经排好顺序了(如果没有百位数、则补0)
- ..................................
- 直至全部数(个、十、百、千位...)排好顺序，那么这个数组就是有序的了。
ps:图片来源于网络，侵删
机智的同学可能就会发现了，关于这个桶我们可以用二维数组来进行存放。
10个桶子就是10列，如果分配时有的数字相同的话，那么就弄成多行~
二、基数排序体验
首先我们有以下这个数组：
int[] arrays = {6, 4322, 432, 344, 55 };
现在我们有10个桶子，每个桶子下能装载arrays.length个数字..
int[][] buckets = new int[arrays.length][10];
效果如下：
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
2.1第一趟分配与回收
将数组的每个个位数进行分配到不同的桶子上：
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 6 | |||||||||
| 4322 | |||||||||
| 432 | |||||||||
| 344 | |||||||||
| 55 |
分配完之后，我们按照顺序来进行回收：得到的结果应该是这样子的：{4322,432,344,55,6}
2.2第二趟分配与回收
将数组的每个十位数进行分配到不同的桶子上(像6这样的数，往前边补0)：
于是我们可以得到这样的排序：
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 6 | |||||||||
| 4322 | |||||||||
| 432 | |||||||||
| 344 | |||||||||
| 55 |
分配完之后，我们按照顺序来进行回收：得到的结果应该是这样子的：{6,4322,432,344,55}
2.3第三趟分配与回收
将数组的每个百位数进行分配到不同的桶子上(像6、55这样的数，往前边补0)：
于是我们可以得到这样的排序：
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 6 | |||||||||
| 55 | 4322 | ||||||||
| 432 | |||||||||
| 344 | |||||||||
分配完之后，我们按照顺序来进行回收：得到的结果应该是这样子的：{6,55,4322,344,432}
2.3第四趟分配与回收
将数组的每个百位数进行分配到不同的桶子上(像6、55，344，432这样的数，往前边补0)：
于是我们可以得到这样的排序：
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 6 | |||||||||
| 55 | |||||||||
| 344 | |||||||||
| 432 | |||||||||
| 4322 |
分配完之后，我们按照顺序来进行回收：得到的结果应该是这样子的：{6,55,344,432,4322}
此时我们的数组就已经可以排好序了~~~过程就是这样子，其实不难就只有两个步骤：
- 将数组的每一位放进桶子里
- 回收
- 循环......
三、基数排序代码编写
我们的基数排序是按照个、十、百、千位...来进行存放的。前面的演示是已经知道数组元素的数据的情况下来进行存放，但是一般我们是不去理会数组内元素的值的。那如果位数很多(万位)或者都是个位数，这个条件我们怎么去处理呢？
我们可以这样做：先求出数组最大的值，然后不断/10，只要它能大于0，那么它的位数还有~：
3.1求出数组最大的值
这个我在前面写递归的时候就有这个代码了，我就直接搬去递归的代码过来了，顺便复习一哈吧：
- 当然了，更好的是直接用for循环来找出来就行了(易读性好一些)
/**
* 递归，找出数组最大的值
* @param arrays 数组
* @param L 左边界，第一个数
* @param R 右边界，数组的长度
* @return
*/
public static int findMax(int[] arrays, int L, int R) {
//如果该数组只有一个数，那么最大的就是该数组第一个值了
if (L == R) {
return arrays[L];
} else {
int a = arrays[L];
int b = findMax(arrays, L + 1, R);//找出整体的最大值
if (a > b) {
return a;
} else {
return b;
}
}
3.2代码实现
public static void radixSort(int[] arrays) {
int max = findMax(arrays, 0, arrays.length - 1);
//需要遍历的次数由数组最大值的位数来决定
for (int i = 1; max / i > 0; i = i * 10) {
int[][] buckets = new int[arrays.length][10];
//获取每一位数字(个、十、百、千位...分配到桶子里)
for (int j = 0; j < arrays.length; j++) {
int num = (arrays[j] / i) % 10;
//将其放入桶子里
buckets[j][num] = arrays[j];
}
//回收桶子里的元素
int k = 0;
//有10个桶子
for (int j = 0; j < 10; j++) {
//对每个桶子里的元素进行回收
for (int l = 0; l < arrays.length ; l++) {
//如果桶子里面有元素就回收(数据初始化会为0)
if (buckets[l][j] != 0) {
arrays[k++] = buckets[l][j];
}
}
}
}
}
搞了一堆数测试了一哈：
四、总结
基数排序(桶排序)要理解起来并不困难，不过值得注意的是：基数排序对有负数和0的数列难以进行排序
- 因此，往往有0和负数的数组一般我们都不用基数来进行排序
基数排序的要点就两个：
- 分配：按照元素的大小来放入不同的桶子里
- 回收：将桶子里的元素按桶子顺序重新放到数组中
- 重复.....两个步骤
参考资料：
- http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3603669.html
- http://www.cnblogs.com/developerY/p/3172379.html
- https://www.cnblogs.com/zengzhihua/p/4456753.html
- https://www.cnblogs.com/jin-nuo/p/5293554.html
- https://www.cnblogs.com/protected/p/6603536.html
- https://www.cnblogs.com/Braveliu/archive/2013/01/21/2870201.html
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