排序算法系列(9)——基数排序

本节开始讲一下分配排序中的基数排序,其实分配排序相对来说比较简单,基本上离不开一个桶/盒的概念,分配排序的思想,我认为也可以像归并排序那样描述为分治思想:

  1. 将数组元素按分配规则分配到一个个桶中
  2. 对桶中元素进行排序
  3. 桶和并,若未排好序,继续进行算法指定规则进行分配,直至排序完毕

不过分配排序和归并排序是有区别的:
归并的分我愿称之为递归逻辑的分化,假设拆分的两个数组有序,然后进行合并;为保证上述假设成立,对拆分的各自数组继续进行分化(归并排序),其实是一种递归的思想(或者是实现逻辑)
而分配,我更倾向于称为一种简单的分配,相较于递归,更适合用循环来描述它。

说了不多不少的废话,就开始进入正题,基数排序:顾名思义,即按照数组的基数进行排序,核心逻辑如下:

  1. 确定数组中最大值的位数n,以此来确立排序的次数
  2. 对个位数进行分桶,按数组中的每个元素个位数的值,分别放置到初始化的bucket[0] ~ bucket[9]中(举例: 19个位数为9,放到bucket[9]中)
  3. 全部放完后,对每个桶进行排序,然后依次将0~9桶的元素合并,将值赋到原数组中
  4. 同2逻辑,不过是对数组中每个元素的十位数的值,进行分桶,排序,合并
  5. 同上,对每个元素的百位数,进行分桶,排序,合并
  6. 直至对n位数进行分桶,排序,合并
基数排序.png

笔者认为基数排序相对来说较为简单,顾不赘述上图中实例的桶排序逻辑,基本上看图结合核心逻辑即可理解,直接上代码~

    public static void radixSort(int[] arrays) {
        int max = Arrays.stream(arrays).max().getAsInt();
        // 最大值的位数即为排序次数
        int length = String.valueOf(max).length();
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            //每次开始进行放到不同基数的桶中,每次排序都是新桶
            List<List<Integer>> boxes = new ArrayList<>(10);
            for (int j = 0; j < 10; j++) {
                boxes.add(new ArrayList<>());
            }
            //依次看个位i=0,十位i=1,百位i=2...
            for (int j = 0; j < arrays.length; j++) {
                int temp = arrays[j];
                for (int k = 0; k < i; k++) {
                    temp /= 10;
                }
                int remain = temp % 10;
                boxes.get(remain).add(arrays[j]);
            }
            //放完全部的数组元素到box后,铺平,回填到arrays中
            List<Integer> result = boxes.stream().flatMap(List::stream).collect(Collectors.toList());
            //赋值到原数组
            for (int j = 0; j < arrays.length; j++) {
                arrays[j] = result.get(j);
            }
        }
    }

之前希尔排序的时候我也说过,其实个人认为对组内(桶内)的元素进行排序,具体选择哪种排序方法其实是随意的;所以在此桶排序的代码中,我直接选用了Java的内置类库中的sort方法,避免桶内排序占用太大篇幅影响对代码逻辑的理解~

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