十大经典排序算法之桶排序

桶排序

桶排序是计数排序的升级版。它利用了函数的映射关系,高效与否的关键就在于这个映射函数的确定。为了使桶排序更加高效,我们需要做到这两点:

  1. 在额外空间充足的情况下,尽量增大桶的数量
  2. 使用的映射函数能够将输入的 N 个数据均匀的分配到 K 个桶中

同时,对于桶中元素的排序,选择何种比较排序算法对于性能的影响至关重要。

1 什么时候最快

当输入的数据可以均匀的分配到每一个桶中。

2 什么时候最慢

当输入的数据被分配到了同一个桶中。

3 图片演示

桶排序

java code

import org.junit.Test;
import java.util.Arrays;

public class BucketSort {

    int[] sourceArray = new int[]{100, 79, 97, 133, 2, 3333, 1};

    @Test
    public void sort() throws Exception {
        // 对 arr 进行拷贝,不改变参数内容
        int[] arr = Arrays.copyOf(sourceArray, sourceArray.length);
        bucketSort(arr, 5);
    }

    private int[] bucketSort(int[] arr, int bucketSize) throws Exception {
        if (arr.length == 0) {
            return arr;
        }

        int minValue = arr[0];
        int maxValue = arr[0];
        for (int value : arr) {
            if (value < minValue) {
                minValue = value;
            } else if (value > maxValue) {
                maxValue = value;
            }
        }

        int bucketCount = (int) Math.floor((maxValue - minValue) / bucketSize) + 1;
        int[][] buckets = new int[bucketCount][0];

        // 利用映射函数将数据分配到各个桶中
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            int index = (int) Math.floor((arr[i] - minValue) / bucketSize);
            buckets[index] = arrAppend(buckets[index], arr[i]);
        }

        int arrIndex = 0;
        for (int[] bucket : buckets) {
            if (bucket.length <= 0) {
                continue;
            }
            // 对每个桶进行排序,这里使用了插入排序
            bucket = insertSort(bucket);
            for (int value : bucket) {
                arr[arrIndex++] = value;
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        return arr;
    }

    /**
     * 自动扩容,并保存数据
     *
     * @param arr
     * @param value
     */
    private int[] arrAppend(int[] arr, int value) {
        arr = Arrays.copyOf(arr, arr.length + 1);
        arr[arr.length - 1] = value;
        return arr;
    }


    //把桶内元素插入排序
    private static int[] insertSort(int[] bucket) {
        if (bucket.length > 0) {
            System.out.println(Arrays.toString(bucket));
        }
        for (int i = 1; i < bucket.length; i++) {
            int temp = bucket[i];
            int j = i - 1;
            for (; j >= 0 && bucket[j] > temp; j--) {
                bucket[j + 1] = bucket[j];
            }
            bucket[j + 1] = temp;
        }
        return bucket;
    }
}