排序算法(九)桶排序

桶排序(Bucket Sort)原理是將待排序數(shù)據(jù)分配到有限數(shù)量的桶里,再對每個桶里的數(shù)據(jù)進行排序错敢,是一種線性時間排序算法秸讹。每一個桶(Bucket)代表一個區(qū)間范圍,里面可以承載一個或多個元素认轨。

  • 第一步:創(chuàng)建桶,創(chuàng)建桶的數(shù)量等于待排序元素個數(shù)
  • 第二步:確定各桶的區(qū)間跨度月培,因為最后一個桶只存放待排序數(shù)據(jù)中的最大值嘁字,因此區(qū)間跨度 = (最大值 - 最小值) / (桶數(shù)量 - 1)
  • 第三步:遍歷待排序數(shù)據(jù),將每個數(shù)據(jù)對號放入各桶中
  • 第四步:對各桶內元素分別排序杉畜;
  • 第五步:遍歷所有桶纪蜒,按順序輸出所有元素即為最終排序好的元素。

復雜度分析

時間復雜度:O(n)

Java 代碼實現(xiàn)

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.LinkedList;

public class BucketSort {

    public static void sort(double[] data) {
        if (data == null || data.length == 0) {
            return;
        }
        // 獲取待排序數(shù)據(jù)中最大值和最小值此叠,計算出差值
        double max = data[0];
        double min = data[0];
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            if (data[i] > max) {
                max = data[i];
            } else if (data[i] < min) {
                min = data[i];
            }
        }
        double d = max - min;
        // 初始化桶纯续,桶數(shù)量等于待排序數(shù)據(jù)個數(shù)
        int bucketNum = data.length;
        ArrayList<LinkedList<Double>> bucketList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < bucketNum; i++) {
            bucketList.add(new LinkedList<>());
        }
        // 遍歷待排序數(shù)據(jù),將其放入對應桶中
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            int num = (int) ((data[i] - min) * (bucketNum - 1) / d);
            bucketList.get(num).add(data[i]);
        }
        // 每個桶執(zhí)行內部排序
        for (int i = 0; i < bucketList.size(); i++) {
            Collections.sort(bucketList.get(i));
        }
        // 輸出全部元素
        int index = 0;
        for (LinkedList<Double> list : bucketList) {
            for (double element : list) {
                data[index++] = element;
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        double[] data = {1.32, 1.68, 0.37, 1.16, 8.56, 3.25, 4.44, 6.54, 1.68, 2.66, 3.88, 5.49};
        sort(data);
        System.out.println(Arrays.toString(data));
    }
}

運行結果

[0.37, 1.16, 1.32, 1.68, 1.68, 2.66, 3.25, 3.88, 4.44, 5.49, 6.54, 8.56]

說明:
(1) 查找待排序數(shù)據(jù)中的最大值8.56和最小值0.37,差值為8.19
(2) 確定桶數(shù)量:12(等于待排序數(shù)據(jù)個數(shù))
(3) 確定各桶區(qū)間跨度:(8.56 - 0.37) / (12 - 1) = 0.75杆烁,各桶的區(qū)間范圍分別為

[0.37, 1.06)  [1.06, 1.81)  [1.81, 2.56)  [2.56, 3.31)  [3.31, 4.06)  [4.06, 4.81)  [4.81, 5.56)  [5.56, 6.31)  [6.31, 7.06)  [7.06, 7.81)  [7.81, 8.56)  [8.56, 8.56]

(4) 遍歷待排序數(shù)據(jù)牙丽,將其放入對應桶中简卧,以1.32為例兔魂,(1.32 - 0.37) * (12 - 1) / 8.19 = 1.27...,取整得1举娩,將其放入第2個桶析校,其余入桶過程如下所示:

[]  [1.32]  []  []  []  []  []  []  []  []  []  []
[]  [1.32, 1.68]  []  []  []  []  []  []  []  []  []  []
[0.37]  [1.32, 1.68]  []  []  []  []  []  []  []  []  []  []
[0.37]  [1.32, 1.68, 1.16]  []  []  []  []  []  []  []  []  []  []
[0.37]  [1.32, 1.68, 1.16]  []  []  []  []  []  []  []  []  []  [8.56]
[0.37]  [1.32, 1.68, 1.16]  []  [3.25]  []  []  []  []  []  []  []  [8.56]
[0.37]  [1.32, 1.68, 1.16]  []  [3.25]  []  [4.44]  []  []  []  []  []  [8.56]
[0.37]  [1.32, 1.68, 1.16]  []  [3.25]  []  [4.44]  []  []  [6.54]  []  []  [8.56]
[0.37]  [1.32, 1.68, 1.16, 1.68]  []  [3.25]  []  [4.44]  []  []  [6.54]  []  []  [8.56]
[0.37]  [1.32, 1.68, 1.16, 1.68]  []  [3.25, 2.66]  []  [4.44]  []  []  [6.54]  []  []  [8.56]
[0.37]  [1.32, 1.68, 1.16, 1.68]  []  [3.25, 2.66]  [3.88]  [4.44]  []  []  [6.54]  []  []  [8.56]
[0.37]  [1.32, 1.68, 1.16, 1.68]  []  [3.25, 2.66]  [3.88]  [4.44]  []  []  [6.54]  []  []  [8.56]
[0.37]  [1.32, 1.68, 1.16, 1.68]  []  [3.25, 2.66]  [3.88]  [4.44]  [5.49]  []  [6.54]  []  []  [8.56]

(5) 每個桶內執(zhí)行排序

[0.37]  [1.16, 1.32, 1.68, 1.68]  []  [2.66, 3.25]  [3.88]  [4.44]  [5.49]  []  [6.54]  []  []  [8.56]

(6) 遍歷所有桶,按順序輸出

0.37, 1.16, 1.32, 1.68, 1.68, 2.66, 3.25, 3.88, 4.44, 5.49, 6.54, 8.56
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