一篇文章弄懂——桶排序

概述

上一篇我们学习了堆排序,今天我们来研究一下桶排序,桶排序的思想中也是将排序问题小型化,然后达到排序的目的。在我看来桶排序就是对插入排序的一种优化。

桶排序的思路

相比与生涩难懂的代码,图解的方式来描述问题是一个非常好的方法,直观的图片永远会比抽象的代码更容易理解。话不多说直接上图:

我们给出一个长度为10的待排序数组,以及4个桶:

我们分别给4个桶编号:

我们规定:0号桶中放0~24的值,1号桶放25~49的值,2号桶放50~74的值,3号桶放75~100的值。

现在我们将待排序数组中的值依次放入桶中,但是一定要保证每个桶中元素的顺序(入桶时使用插入排序)

经过N步后,所有元素都入桶了:

当所有元素都入桶后,按照顺序出桶,即可完成排序:

经过N步后,全部元素出桶即完成排序:

思路总结

如果用一句话总结桶排序:通过“分配”和“收集”的过程完成桶排序。

桶排序的中心思想是:设计K个桶,然后将N个桶分散到K个桶中,将每个桶进行排序,然后按照次序将各个桶中元素输出即可完成排序操作。

桶排序实际上就是将插入排序的问题小型化,是一种以空间换时间的典型案例。假如桶的数量等于待排序数组的元素个数,那么分摊到每个桶中的元素就只有一个(需要配合优秀的Hash算法),那么就不存在每个桶的排序的问题,那么此时就使得桶排序的时间效率达到最优。

桶排序的实现

import java.util.Arrays;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {7, 5, 12, 6, 24, 41, 1, 31, 50,54};
        bucketSort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    private static class Node {
        int value;
        Node next;

        public Node(int value) {
            this.value = value;
        }
    }

    /**
     * 桶排序
     * @param arr
     */
    private static void bucketSort(int[] arr) {
        int bucketNum = arr.length / 4 + 1;//桶的个数
        Node[] buckets = new Node[bucketNum];
        int max = max(arr);
        for (int value : arr) {
            int index = hashIndex(value, bucketNum, max);//计算桶的位置
            pushValue(buckets, index, value);//将值入桶
        }
        //顺序出桶
        int current = 0;
        for (int i = 0; i < buckets.length; i++) {
            Node root = buckets[i];
            while (root != null) {
                arr[current] = root.value;
                root = root.next;
                current++;
            }
        }
    }

    /**
     * 计算指定值的桶编号
     *
     * @param value     需要映射的值
     * @param bucketNum 数组长度(桶的个数)
     * @param valueMax  待排序数组中的最大值
     * @return
     */
    private static int hashIndex(int value, int bucketNum, int valueMax) {
        return value / (valueMax + 1) * bucketNum;
    }

    /**
     * 获得给定数组中的最大值
     *
     * @param arr
     * @return
     */
    private static int max(int[] arr) {
        int max = Integer.MIN_VALUE;
        for (int i : arr) {
            if (i > max) {
                max = i;
            }
        }
        return max;
    }

    private static void pushValue(Node[] buckets, int index, int value) {
        Node root = buckets[index];
        if (root == null) {
            buckets[index] = new Node(value);
        } else {
            Node current = root;
            if (root.value >= value) {
                Node next = root;
                Node node = new Node(value);
                buckets[index] = node;
                node.next = next;
                return;
            }
            while (current != null) {
                if (current.next == null) {
                    current.next = new Node(value);
                    return;
                } else if (current.next.value >= value) {
                    Node next = current.next;
                    Node node = new Node(value);
                    current.next = node;
                    node.next = next;
                    return;
                } else {
                    current = current.next;
                }
            }
        }
    }
}

原创不易,各位看官点个赞呗!!!

 

 

posted @ 2019-03-05 17:10  听到微笑  阅读(3)  评论(0编辑  收藏  举报  来源