简介:基于比较的排序算法时间复杂度最坏情况下是 O(nlogn),请问有没有更快的算法?(提示:计数排序、基数排序)
基数排序是一种时间复杂度O(nlogn)的排序算法,其中d是数组a中最大数字的位数。如果数字长度d较小,那么基数排序要比比较排序更快。
基数排序的实现思路如下:
下面是使用C++实现基数排序的代码,并附带详细注释:
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void radix_sort(vector<int>& a) {
int n = a.size();
if (n <= 1) return;
// 获取数组中的最大值
int max_val = a[0];
for (int i = 1; i < n; ++i) {
max_val = max(max_val, a[i]);
}
// 计算出最大值的长度
int k = 0;
while (max_val > 0) {
max_val /= 10;
++k;
}
// 建立桶数组并进行基数排序
vector<int> bucket(a.size());
vector<int> count(10);
// 每一轮循环按照不同的位数进行排序
for (int i = 0, r = 1; i < k; ++i, r *= 10) {
// 将桶清零
fill(count.begin(), count.end(), 0);
// 统计出现次数
for (int j = 0; j < n; ++j) {
int c = (a[j] / r) % 10;
++count[c];
}
// 计算前缀和
for (int j = 1; j <= 9; ++j) {
count[j] += count[j - 1];
}
// 按顺序将数放到桶中
for (int j = n - 1; j >= 0; --j) {
int c = (a[j] / r) % 10;
bucket[--count[c]] = a[j];
}
// 从桶中取回数据
for (int j = 0; j < n; ++j) {
a[j] = bucket[j];
}
}
}
int main() {
vector<int> a = {7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0};
radix_sort(a);
for (int i = 0; i < a.size(); ++i) {
cout << a[i] << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
该算法借助"桶"和"计数"两种数据结构,实现了时间复杂度O(dn)的基数排序算法。为了方便地处理数组中的数字,我们可以将其转换为字符串然后进行操作。
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
class Main {
public static void radixSort(int[] a) {
int n = a.length;
if (n <= 1) return;
// 获取数组中的最大值
int max_val = a[0];
for (int i = 1; i < n; ++i) {
max_val = Math.max(max_val, a[i]);
}
// 计算出最大值的位数
int k = 0;
while (max_val > 0) {
max_val /= 10;
++k;
}
// 建立桶数组并进行基数排序
int[] bucket = new int[a.length];
int[] count = new int[10];
// 每一轮循环按照不同的位数进行排序
for (int i = 0, r = 1; i < k; ++i, r *= 10) {
// 将桶清零
Arrays.fill(count, 0);
// 统计出现次数
for (int j = 0; j < n; ++j) {
int c = (a[j] / r) % 10;
++count[c];
}
// 计算前缀和
for (int j = 1; j < 10; ++j) {
count[j] += count[j - 1];
}
// 按顺序将数放到桶中
for (int j = n - 1; j >= 0; --j) {
int c = (a[j] / r) % 10;
bucket[--count[c]] = a[j];
}
// 从桶中取回数据
for (int j = 0; j < n; ++j) {
a[j] = bucket[j];
}
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] a = {7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0};
radixSort(a);
for (int i = 0; i < a.length; ++i) {
System.out.print(a[i] + " ");
}
System.out.println();
}
}