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JAVA 計數排序,桶排序

排序演算法分為兩種:比較演算法、非比較演算法


其中比較排序是將要排序內容通過比較數值大小的方法,決定排列順序。為了降低時間複雜度引入分治,遞迴等方法。例如:選擇排序,插入排序,氣泡排序等基礎排序法。


非比較排序法是指通過統計每個數字的個數,或者位置的方法將待排序序列進行排序的演算法。其中計數演算法,桶排序演算法即為非比較演算法。



計數演算法:計數演算法的原理類似於Hash表的原理。建立一張資料表,在表中統計每個資料出現的次數

0 1 2 3 4 5 6
0(次) 1(次) 3(次) 5(次) 2(次) 0(次) 1(次)
通過以上方法可清楚開出1出現1次,2出現3次,3出現5次,4出現2次,5出現0次,6出現1次

->[1,2,2,2,3,3,3,3,3,4,4,6] 排序結果顯而易見。程式碼如下:


import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class CountSort {
	public static  List<Integer> countSort(int data[]){ 
		//得到陣列的最大值與最小值,從而得到資料陣列的長度
		int max = 0;
		int min = 0;
		for (int i = 0; i < data.length; i++) {
			max=data[i]>max?data[i]:max;
			min=data[i]<min?data[i]:min;
		}
		//資料陣列裝配
		int[] temp=new int[max-min+1];
		for (int i = 0; i < data.length; i++) {
			int aim=data[i];
			temp[aim-min]=temp[aim-min]+1;
		}
		System.out.print("temp:");
		for (int i = 0; i < temp.length; i++) {
			System.out.print(temp[i]);
		}
		//資料陣列到結果返回
		List<Integer> result=new ArrayList<>();
		for (int i = 0; i < temp.length; i++) {
			if(temp[i]!=0){
				for (int j = 0; j < temp[i]; j++) {
					result.add(min+i);	
				}
			}
		}
		return result;
	}
	public static void main(String[] args) {
		int a[]=new int[]{1,2,1,3,0,5,1};
		List<Integer> list=countSort(a);
		System.out.println();
		for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
			System.out.print(list.get(i));
		}
	}

}
返回結果:

temp:131101
0111235
時間負責度為O(n),與基礎排序法相比明顯降低,但降低時間複雜度的代價是犧牲了空間。該方法使用在數字範圍不是很大的情況,否則會浪費大量空間。

桶排序:

桶排序是指根據待排序陣列內容建立若干個桶,每個桶代表一個數據範圍,當待排序陣列中的元素命中了其中某個桶時,將該元素放在桶中。當把所有的元素都放在桶中後,在各自的桶中內部進行排序操作。因為每個桶的範圍是數軸遞增的,將每個桶直接合並即可得到最後排序。程式碼:

public static void bucketSort(int[] arr){
    
    int max = Integer.MIN_VALUE;
    int min = Integer.MAX_VALUE;
    for(int i = 0; i < arr.length; i++){
        max = Math.max(max, arr[i]);
        min = Math.min(min, arr[i]);
    }
    
    //桶數
    int bucketNum = (max - min) / arr.length + 1;
    ArrayList<ArrayList<Integer>> bucketArr = new ArrayList<>(bucketNum);
    for(int i = 0; i < bucketNum; i++){
        bucketArr.add(new ArrayList<Integer>());
    }
    
    //將每個元素放入桶
    for(int i = 0; i < arr.length; i++){
        int num = (arr[i] - min) / (arr.length);
        bucketArr.get(num).add(arr[i]);
    }
    
    //對每個桶進行排序
    for(int i = 0; i < bucketArr.size(); i++){
        Collections.sort(bucketArr.get(i));
    }
    
    System.out.println(bucketArr.toString());
    
}