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算法导论-- 线性时间排序(计数排序、基数排序、桶排序)

时间:2015-04-14 19:42:38      阅读:249      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:算法导论   计数排序   基数排序   桶排序   

线性时间排序

  前面介绍的几种排序,都是能够在复杂度nlg(n)时间内排序n个数的算法,这些算法都是通过比较来决定它们的顺序,这类算法叫做比较排序 。下面介绍的几种算法用运算去排序,且它们的复杂度是线性时间。

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1.计数排序

    计数排序采用的方法是:对每个元素x,去确定小于x的元素的个数,从而就可以知道元素x在输出数组中的哪个位置了。

  计数排序的一个重要性质是它是稳定的,即对于相同的两个数,排序后,还会保持它们在输入数组中的前后顺序,这也是下面基数排序的基础

  虽然复杂度比之间的算法减小了,但在算法实现过程中,它要求输入数组数据位于一个区间[0,k]内,因为要遍历数组,计算[0,k]间的每个数在输入数组中的个数,这也算是计数排序的缺点吧!
  下面是调试的程序,可直接运行,详细过程看下《算法导论》

#include<STDIO.H>
#define  K 10                   //数据在[0,K]之间  
int A[]={2,7,3,5,3,2,9};
int B[20]={0};                  //输出数组
int C[20]={0};                  //计数数组
int Length=sizeof(A)/sizeof(A[0])-1;         
void Count_Sort(int *A,int *B,int k)
{
   int j;
   for (j=0;j<=Length;j++)       //为每个数计个数
   {
	   C[A[j]]=C[A[j]]+1;
   }

   for (j=1;j<=K;j++)           //计算有多少元素小于等于j
   {
	   C[j]=C[j]+C[j-1];
   }

   for (j=Length;j>=0;j--)      //倒叙输出数组,保证了数据是稳定的  
   {
       B[C[A[j]]]=A[j];
       C[A[j]]=C[A[j]]-1;     //A[j]输出,对应计数数组元素减1。
   }
}
int main()
{    
	int i;
	Count_Sort(A,B,K);
	for (i=1;i<=Length+1;i++)
	{
		printf("%3d",B[i]);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

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2.基数排序

       基本思想:对N个d位的数据排序,与传统的想法不同,它是先从最低有效位开始排。
   技术分享 

  这里必须保证每次排序是稳定的,即对相同的数据,输出的顺序必须与输入的顺序相同。


实现例程:
#include <STDIO.H>
#include <string.h>
int A[]={329,457,657,839,436,720,355};    //要排序的数组
int Length=sizeof(A)/sizeof(A[0])-1;
void Count_Sort(int *A2,int *B)    //计数排序
{
	int j;
    int C[10]={0};                 //计数数组,数字在[0,9]之间
	for (j=0;j<=Length;j++)       //为每个数计个数
	{
		C[A2[j]]=C[A2[j]]+1;
	}
	
	for (j=1;j<=10;j++)           //计算有多少元素小于等于j
	{
		C[j]=C[j]+C[j-1];
	}
	
	for (j=Length;j>=0;j--)      //倒叙输出数组,保证了数据是稳定的  
	{
		B[C[A2[j]]]=A[j];       //参照C[A2[j]]的大小,对数组A[j]输出
		C[A2[j]]=C[A2[j]]-1;
	}
}

void Radix_Sort(int *A,int d)
{ 
	int i,j,k,temp;
	int A2[10]={0};               //存放各个位
    int B[20]={0};                  //输出数组
   for(i=1;i<=d;i++)
   {
	   
	   for (j=0;j<=Length;j++)
	   {
		   temp=A[j];
		   k=i;
		    while(k>1)
			{
                temp=temp/10;
			   	k--;
			}
			A2[j]=temp%10;	    //取指定的位存到A2[j],等待排序
	   }
	   Count_Sort(A2,B);
       memcpy(A,&B[1],(Length+1)*4);   
   }	  
}
int main()
{
   int j;
   Radix_Sort(A,3);
   for (j=0;j<=Length;j++)
   {
	   printf("%5d\n",A[j]);
   }

}

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3.桶排序

  桶排序是假设输入数据服从均匀分布,平均情况下也是线性时间。假设输入数据是由一个随机过程产生,该过程将元素均匀,独立地分布在[0,1)区间上。
  它将[0,1)区间划分为n个相同大小的子区间,称为“桶”,然后遍历输入的数据,分别放入到指定的桶中(放入桶中的同时,有个链表插入排序的过程)。最后依次把各个桶中数据输出即可。

技术分享
例程:
#include <STDIO.H>
#include <STDLIB.H>
int A[]={78,17,39,26,72,94,21,12,23,68};//假如输入数据平均分布在[0,99]区间内
int Length = sizeof(A)/sizeof(A[0])-1;
typedef struct Node      //链表单元结构
{
   int num;
   struct Node *next;
}Node; 
Node *Bucket[10]={0};       //分成10个桶,即10个小区间
void Bucket_Sort(int *A)
{
   int i;
   int a;
   Node * temp=NULL,*Pre_temp=NULL;
   for (i=0;i<=Length;i++)               //遍历输入数组,放入到指定的桶中
   {
	   a = (int)(A[i]/10);
	   if(Bucket[a] == 0)               
	   {
		  Bucket[a]=(Node *)malloc(sizeof(Node));
		  Bucket[a]->num=A[i];
		  Bucket[a]->next=NULL;
	   }
	   else                                 //对非空链表插入排序
	   {   
		   temp=Pre_temp=Bucket[a];
		   while(A[i] > temp->num)
		   {  
			  Pre_temp=temp;
              temp=temp->next;
			  if (temp==NULL)
			    break;
		   }

		   if (temp == NULL)            // 插入到最后一个位置
		   {
			   temp=(Node *)malloc(sizeof(Node));
			   temp->num=A[i];
			   temp->next=NULL;
			   Pre_temp->next=temp;
		   }
		   else if (temp == Bucket[a])  //插入到第一个位置
		   {
			   temp=(Node *)malloc(sizeof(Node));
			   temp->num=A[i];
			   temp->next=Bucket[a];
			   Bucket[a]=temp;
		   }
		   else                         //插入到中间位置
		   {
			   temp=(Node *)malloc(sizeof(Node));
			   temp->num=A[i];
			   temp->next=Pre_temp->next;
			   Pre_temp->next=temp;    
		   }
	   }
	   
   }
   
   
}
void Free_List(Node * head)      //释放链表结构内存
{
	Node *N=head;
     while (head!=NULL)
     {
		 N=head->next;
		 free(head);
		 head=N;
     }
}
int main()
{
	Node * temp=NULL;
	int i=1;
    Bucket_Sort(A);
    for(i=0;i<=9;i++)   //依次输出各个桶中的数据
	{ 
		temp=Bucket[i];
		while(temp!=NULL)
		{
			printf("%3d\n",temp->num);
			temp=temp->next;
		}
		Free_List(Bucket[i]);  //释放第i个桶的内存
	}
	return 0;
}





算法导论-- 线性时间排序(计数排序、基数排序、桶排序)

标签:算法导论   计数排序   基数排序   桶排序   

原文地址:http://blog.csdn.net/luoshixian099/article/details/45043337

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