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[洛谷]C++学习--算法--基本排序--计数排序&桶排序

2023-06-28 18:38 作者:5735733  | 我要投稿

复习传送门:[洛谷]C++学习--算法--基本排序--冒泡法

目录

1.计数排序

         1-1.计数排序

         1-2.动画

2.桶排序(计数排序升级版)

          2-1.桶排序

                       2-1-1.什么时候最快

                       2-1-2.什么时候最慢

                       2-1-3.示意图

          2-2.代码


正文

1-1. 计数排序

计数排序的核心在于将输入的数据值转化为键存储在额外开辟的数组空间中。作为一种线性时间复杂度的排序,计数排序要求输入的数据必须是有确定范围的整数。

1. 计数排序的特征

当输入的元素是 n 个 0 到 k 之间的整数时,它的运行时间是 Θ(n + k)。计数排序不是比较排序,排序的速度快于任何比较排序算法。

由于用来计数的数组C的长度取决于待排序数组中数据的范围(等于待排序数组的最大值与最小值的差加上1),这使得计数排序对于数据范围很大的数组,需要大量时间和内存。例如:计数排序是用来排序0到100之间的数字的最好的算法,但是它不适合按字母顺序排序人名。但是,计数排序可以用在基数排序中的算法来排序数据范围很大的数组。

通俗地理解,例如有 10 个年龄不同的人,统计出有 8 个人的年龄比 A 小,那 A 的年龄就排在第 9 位,用这个方法可以得到其他每个人的位置,也就排好了序。当然,年龄有重复时需要特殊处理(保证稳定性),这就是为什么最后要反向填充目标数组,以及将每个数字的统计减去 1 的原因。

 算法的步骤如下:

  • (1)找出待排序的数组中最大和最小的元素

  • (2)统计数组中每个值为i的元素出现的次数,存入数组C的第i项

  • (3)对所有的计数累加(从C中的第一个元素开始,每一项和前一项相加)

  • (4)反向填充目标数组:将每个元素i放在新数组的第C(i)项,每放一个元素就将C(i)减去1

1-2. 动图演示

计数排序动画

2.桶排序

2-1.桶排序讲解

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

2-1-1. 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。

2-1-2. 什么时候最慢

当输入的数据被分配到了同一个桶中。

2-1-3. 示意图

元素分布在桶中:

桶排序

然后,元素在每个桶中排序:

桶排序

2-2.代码

普通版

升级版-简单

练习传送门:https://www.luogu.com.cn/training/328561#information


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