常用排序算法(八)桶排序

桶排序

概要

本章介绍排序算法中的桶排序。内容包括：
1. 桶排序介绍
2. 桶排序图文说明
3. 桶排序实现
3.1 桶排序C实现
3.2 桶排序C++实现
3.3 桶排序Java实现

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更多排序和算法请参考：数据结构与算法系列目录

桶排序介绍

桶排序(Bucket Sort)的原理很简单，它是将数组分到有限数量的桶子里。

假设待排序的数组a中共有N个整数，并且已知数组a中数据的范围[0, MAX)。在桶排序时，创建容量为MAX的桶数组r，并将桶数组元素都初始化为0；将容量为MAX的桶数组中的每一个单元都看作一个"桶"。
在排序时，逐个遍历数组a，将数组a的值，作为"桶数组r"的下标。当a中数据被读取时，就将桶的值加1。例如，读取到数组a[3]=5，则将r[5]的值+1。

桶排序图文说明

桶排序代码

/** 桶排序** 参数说明：*     a -- 待排序数组*     n -- 数组a的长度*     max -- 数组a中最大值的范围*/
void bucketSort(int a[], int n, int max) { int i,j; int buckets[max]; // 将buckets中的所有数据都初始化为0。 memset(buckets, 0, max*sizeof(int)); // 1. 计数 for(i = 0; i < n; i++) buckets[a[i]]++; // 2. 排序 for (i = 0, j = 0; i < max; i++) { while( (buckets[i]--) >0 ) a[j++] = i; } }

bucketSort(a, n, max)是作用是对数组a进行桶排序，n是数组a的长度，max是数组中最大元素所属的范围[0,max)。

假设a={8,2,3,4,3,6,6,3,9}, max=10。此时，将数组a的所有数据都放到需要为0-9的桶中。如下图：

在将数据放到桶中之后，再通过一定的算法，将桶中的数据提出出来并转换成有序数组。就得到我们想要的结果了。

桶排序实现

桶排序C实现
实现代码(bucket_sort.c)

 1 /**
 2  * 桶排序：C 语言
 3  *  4  * @author skywang  5  * @date 2014/03/13  6 */  7  8 #include <stdio.h>  9 #include <stdlib.h> 10 #include <string.h> 11 12 // 数组长度 13 #define LENGTH(array) ( (sizeof(array)) / (sizeof(array[0])) ) 14 15 /* 16  * 桶排序 17  * 18  * 参数说明： 19  * a -- 待排序数组 20  * n -- 数组a的长度 21  * max -- 数组a中最大值的范围 22 */ 23 void bucket_sort(int a[], int n, int max) 24 { 25 int i, j; 26 int *buckets; 27 28 if (a==NULL || n<1 || max<1) 29 return ; 30 31 // 创建一个容量为max的数组buckets，并且将buckets中的所有数据都初始化为0。 32 if ((buckets=(int *)malloc(max*sizeof(int)))==NULL) 33 return ; 34 memset(buckets, 0, max*sizeof(int)); 35 36 // 1. 计数 37 for(i = 0; i < n; i++) 38 buckets[a[i]]++; 39 40 // 2. 排序 41 for (i = 0, j = 0; i < max; i++) 42 while( (buckets[i]--) >0 ) 43 a[j++] = i; 44 45  free(buckets); 46 } 47 48 void main() 49 { 50 int i; 51 int a[] = {8,2,3,4,3,6,6,3,9}; 52 int ilen = LENGTH(a); 53 54 printf("before sort:"); 55 for (i=0; i<ilen; i++) 56 printf("%d ", a[i]); 57 printf("\n"); 58 59 bucket_sort(a, ilen, 10); // 桶排序 60 61 printf("after sort:"); 62 for (i=0; i<ilen; i++) 63 printf("%d ", a[i]); 64 printf("\n"); 65 }

桶排序C++实现
实现代码(BucketSort.cpp)

 1 /**
 2  * 桶排序：C++
 3  *  4  * @author skywang  5  * @date 2014/03/13  6 */  7  8 #include <iostream>  9 #include <cstring> 10 using namespace std; 11 12 /* 13  * 桶排序 14  * 15  * 参数说明： 16  * a -- 待排序数组 17  * n -- 数组a的长度 18  * max -- 数组a中最大值的范围 19 */ 20 void bucketSort(int* a, int n, int max) 21 { 22 int i, j; 23 int *buckets; 24 25 if (a==NULL || n<1 || max<1) 26 return ; 27 28 // 创建一个容量为max的数组buckets，并且将buckets中的所有数据都初始化为0。 29 if ((buckets = new int[max])==NULL) 30 return ; 31 memset(buckets, 0, max*sizeof(int)); 32 33 // 1. 计数 34 for(i = 0; i < n; i++) 35 buckets[a[i]]++; 36 37 // 2. 排序 38 for (i = 0, j = 0; i < max; i++) 39 while( (buckets[i]--) >0 ) 40 a[j++] = i; 41 42  delete[] buckets; 43 } 44 45 46 int main() 47 { 48 int i; 49 int a[] = {8,2,3,4,3,6,6,3,9}; 50 int ilen = (sizeof(a)) / (sizeof(a[0])); 51 52 cout << "before sort:"; 53 for (i=0; i<ilen; i++) 54 cout << a[i] << " "; 55 cout << endl; 56 57 bucketSort(a, ilen, 10); // 桶排序 58 59 cout << "after sort:"; 60 for (i=0; i<ilen; i++) 61 cout << a[i] << " "; 62 cout << endl; 63 64 return 0; 65 }

桶排序Java实现
实现代码(BucketSort.java)

 1 /**
 2  * 桶排序：Java
 3  *  4  * @author skywang  5  * @date 2014/03/13  6 */  7  8 public class BucketSort {  9 10 /* 11  * 桶排序 12  * 13  * 参数说明： 14  * a -- 待排序数组 15  * max -- 数组a中最大值的范围 16 */ 17 public static void bucketSort(int[] a, int max) { 18 int[] buckets; 19 20 if (a==null || max<1) 21 return ; 22 23 // 创建一个容量为max的数组buckets，并且将buckets中的所有数据都初始化为0。 24 buckets = new int[max]; 25 26 // 1. 计数 27 for(int i = 0; i < a.length; i++) 28 buckets[a[i]]++; 29 30 // 2. 排序 31 for (int i = 0, j = 0; i < max; i++) { 32 while( (buckets[i]--) >0 ) { 33 a[j++] = i; 34  } 35  } 36 37 buckets = null; 38  } 39 40 public static void main(String[] args) { 41 int i; 42 int a[] = {8,2,3,4,3,6,6,3,9}; 43 44 System.out.printf("before sort:"); 45 for (i=0; i<a.length; i++) 46 System.out.printf("%d ", a[i]); 47 System.out.printf("\n"); 48 49 bucketSort(a, 10); // 桶排序 50 51 System.out.printf("after sort:"); 52 for (i=0; i<a.length; i++) 53 System.out.printf("%d ", a[i]); 54 System.out.printf("\n"); 55  } 56 }

上面3种实现的原理和输出结果都是一样的。下面是它们的输出结果：

before sort:8 2 3 4 3 6 6 3 9
after  sort:2 3 3 3 4 6 6 8 9

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