桶排序算法

简介: 桶排序是一种高效的排序算法,基于分治思想,理想时间复杂度为O(n)。它通过将数据分到多个桶中,每个桶再单独排序,最后按序合并各桶元素,从而实现整体有序。

桶排序(又称箱排序)是一种基于分治思想、效率很高的排序算法,理想情况下对应的时间复杂度为 O(n)。


接下来,我们系统地学习一下桶排序算法。

桶排序算法的实现思路

假设一种场景,对 {5, 2, 1, 4, 3} 进行升序排序,桶排序算法的实现思路是:

  • 准备 5 个桶,从 1~5 对它们进行编号;
  • 将待排序序列的各个元素放置到相同编号的桶中;
  • 从 1 号桶开始,依次获取桶中放置的元素,得到的就是一个升序序列。


整个实现思路如下图所示:



桶排序算法中,待排序的数据量和桶的数量并不一定是简单的“一对一”的关系,更多场景中是“多对一”的关系,例如,使用桶排序算法对 {11, 9, 21, 8, 17, 19, 13, 1, 24, 12} 进行升序排序,实现过程如下图所示:



待排序序列中有 10 个元素,但算法中只用了 5 个桶,因此有些桶需要存放多个元素。实际场景中,我们可以自定义各个桶存放元素的区间(范围),比如上图中第一个桶存放 [0,5) 区间内的元素,第二个桶存放 [6,10) 之间的元素。


当存在“一个桶中有多个元素”的情况时,要先使用合适的排序算法对各个痛内的元素进行排序,然后再根据桶的次序逐一取出所有元素,最终得到的才是一个有序序列。


总之,桶排序算法的实现思路是:将待排序序列中的元素根据规则分组,每一组采用快排、插入排序等算法进行排序,然后再按照次序将所有元素合并,就可以得到一个有序序列。

桶排序算法的具体实现

假设用桶排序算法对 {0.42, 0.32, 0.23, 0.52, 0.25, 0.47, 0.51} 进行升序排序,采用的分组规则是:将所有元素分为 10 组,每组的标号分别为 0~9。对序列中的各个元素乘以 10 再取整,得到的值即为该元素所在组的组号。


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