一天一算法 - 桶排序

介紹

桶排序可以說得上是最簡單的排序算法了,但是它的使用范圍非常狹窄啊片,不過不可否認的是在其適用范圍內(nèi)涛浙,它的性能要比快速排序還要快上很多倍。

沒錯然磷,桶排序也是一種非比較型排序算法郑趁,這也正是它能夠超越快速排序的原因。

桶排序主要有以下缺陷:

  1. 參與排序的數(shù)組存放的必須是整數(shù)姿搜。
  2. 數(shù)組中的最大數(shù)和最小數(shù)保持在一個合理的間距內(nèi)寡润。
  3. 需要額外的內(nèi)存空間。

下面將通過一個例子講解桶排序的核心思想:

假如說我們需要對全國高考語文成績進行排序舅柜,由于總分只有 150 分梭纹,而且所有的值都在 [0, 150] 之間,所以我們可以申請一個大小為 151 的輔助數(shù)組致份。

var countArray = [];
for(var i = 0; i <= 150; i++) {
    countArray[i] = 0;
}

首先我們將數(shù)組的值都置為 0变抽。然后我們以各考生的成績?yōu)橄聵诉f增輔助數(shù)組的值。比如說一個考生成績?yōu)?90知举,那么我們就讓 countArray[90]++瞬沦,這樣一直運算下去,直到所有的考生成績都被遍歷完雇锡,我們就可以統(tǒng)計出來每個分數(shù)有多少考生逛钻,然后再將輔助數(shù)組中的值復制回原數(shù)組,整個數(shù)組自然而然就有序了锰提!


實現(xiàn)

大概了解了桶排序的思想曙痘,下面就來實現(xiàn)一下,假說某年參加高考的學生共有 500 萬人立肘,我們對其語文成績進行排序边坤。

下面是排序代碼:

function countSort(array, k) {
    var length = array.length,
        countArray = [],
        i;

    for (i = 0; i < k; i++) {
        countArray[i] = 0;
    }

    for (i = 0; i < length; i++) {
        countArray[array[i]]++;
    }

    var z = 0;
    for (i = 0; i < k; i++) {
        while (countArray[i]-- > 0) {
            array[z++] = i;
        }
    }
}

下面是測試代碼:

        var array = [];

        for(var i = 0; i < 5000000; i++) {
            array.push(Math.floor(Math.random() * 151));
        }

        console.time();
        countSort(array,151);
        console.timeEnd();
        console.log(array);

以上代碼在我電腦上的運行時間在 23ms 左右,可見谅年,桶排序排序 500萬數(shù)據(jù)的速度是如此之快茧痒,而我用快速排序?qū)ν粋€數(shù)組進行排序,花了 320 ms 左右融蹂。

所以旺订,如果在合適的時機選擇桶排序弄企,將節(jié)省很多時間。


改進

看了以上代碼也許你發(fā)現(xiàn)了区拳,上述代碼如果排序一個數(shù)值在 [10000, 10200] 范圍內(nèi)的數(shù)組的話拘领,將申請大量的內(nèi)存,為了節(jié)省內(nèi)存樱调,我們不得不改進這個算法约素,讓其適應指定范圍內(nèi)排序。

很簡單的笆凌,我們可以在方法中設置一個 low 和 max 參數(shù)圣猎,就可以靈活自如了。

function countSort(array, low, max) {
    var length = array.length,
        countArray = [],
        i,
        k = max - low + 1;

    for (i = 0; i < k; i++) {
        countArray[i] = 0;
    }

    for (i = 0; i < length; i++) {
        countArray[array[i] - low]++;
    }

    var z = 0;
    for (i = 0; i < k; i++) {
        while (countArray[i]-- > 0) {
            array[z++] = i + low;
        }
    }

    console.log(countArray.length);
}

總結(jié)

最近一直在學習排序算法菩颖,發(fā)現(xiàn)比較型算法雖然速度比較慢一些(比較型算法的下限是 O(NlogN))样漆,但是適用范圍很廣。非比較型算法雖然使用范圍很有限晦闰,但是其速度非常之快。所以在選擇排序算法時鳍怨,根據(jù)程序的數(shù)值類型以及范圍呻右,首先要考慮是否能夠使用非比較型算法,如果不可以再選用比較型算法鞋喇,比如快速排序声滥。

我已經(jīng)將我寫過的排序算法的代碼全部放到了 我的 Github, 如果有興趣可以前去閱覽一下。

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