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手写桶排序算法

发布于: 19 小时前
手写桶排序算法

桶排序算法的思想是:

把待排序数据,按照一定的规则,分配到不同的桶中,使得桶与桶之间形成有序的关系。

然后每个桶内再单独排序,这样整个数列就全局有序了。


因此,桶排序的核心要点,包括:

1)桶的数量

2)数据分配到桶的规则

3)桶内排序的算法


桶的数量如果太多,可能会导致有些桶没有数据,白白浪费这些桶的空间。如果桶的数量太少,可能会导致桶内数据太多,桶内排序时间过长。


数据分配到桶的规则,如果与数列不匹配,可能会导致有些桶分配数据过多,有些桶数据很少甚至没有数据的情况发生。


桶内排序的算法,可以使用任意一种排序算法。


用个例子来说明:

待排序数列为:8, 35, 13, 29, 16, 30, 2, 22


分配 4 个桶。数据分配到桶的规则为:0 号桶存放从 0 到 9 闭区间的数据,1 号桶存放 10 到 19 闭区间的数据,2 号桶存放 20 到 29 闭区间的数据,3 号桶存放 30 及更大的数据。


按照数据分配到桶的规则,将待排序数列中的数据,分配到桶:


然后每个桶内进行排序:


最终,所有桶的数据,就形成了最终排好序的数列:

2, 8, 13, 16, 22, 29, 30, 35


桶排序算法,C 语言实现的代码如下:

(ivec_t 是动态变长数组,存储 integer 数据。类似 c++中的 vector,代码实现见后面)

void bucket_sort(int* parr, int count) {    int bucket_num = 4;    ivec_t* pbuckets = (ivec_t*)malloc(bucket_num * sizeof(ivec_t));    for (int i = 0; i < bucket_num; i++) {        ivec_init(pbuckets + i, 4);    }
// distribute integers to buckets for (int i = 0; i < count; i++) { int bucket_idx = parr[i] / 10; // each bucket storage [bucket_idx*10, (bucket_idx+1)*10 - 1] if (bucket_idx >= bucket_num) { bucket_idx = bucket_num; }
ivec_append(pbuckets + bucket_idx, parr[i]); }
// sort each bucket, store them back to parr int idx = 0; for (int i = 0; i < bucket_num; i++) { ivec_t* pbucket = pbuckets + i; int* pdata = ivec_buf(pbucket); int len = ivec_len(pbucket); if (len > 0) { quick_sort(pdata, 0, len - 1); // sort bucket
// store them back to parr for (int k = 0; k < len; k++) { parr[idx++] = pdata[k]; } } }
// destroy buckets for (int i = 0; i < bucket_num; i++) { ivec_destroy(pbuckets + i); } free(pbuckets);}
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上述代码中,使用了 ivec_t 这样的数据结构及相关函数,实现对桶的数据管理。ivec_t 的实现代码如下:

typedef struct ivec_t {    int cap;    int len;    int* pbuf;} ivec_t;
int ivec_init(ivec_t* pvec, int cap);int ivec_append(ivec_t* pvec, int val);int ivec_len(ivec_t* pvec);int* ivec_buf(ivec_t* pvec);int ivec_destroy(ivec_t* pvec);
int ivec_init(ivec_t* pvec, int cap) { pvec->len = 0; pvec->cap = cap; pvec->pbuf = (int*)malloc(cap * sizeof(int)); return 0;}
int ivec_append(ivec_t* pvec, int val) { if (pvec->len >= pvec->cap) { // need expand int new_cap = pvec->cap * 2; int* pnew_buf = realloc(pvec->pbuf, new_cap * sizeof(int)); if (!pnew_buf) { return -1; }
pvec->pbuf = pnew_buf; pvec->cap = new_cap; }
pvec->pbuf[pvec->len++] = val; return 0;}
int ivec_len(ivec_t* pvec) { return pvec->len;}
int* ivec_buf(ivec_t* pvec) { return pvec->pbuf;}
int ivec_destroy(ivec_t* pvec) { free(pvec->pbuf); memset(pvec, 0, sizeof(*pvec)); return 0;}
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实力程序员,用实力说话! 2021.05.24 加入

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