重複造輪子系列--桶排序

標籤：總結   集中   main   while   代碼實現   資料結構   sse   元素   簡便   

理解了基數排序，也就理解了桶排序。

桶排序就是基數排序的一種最佳化，從MSD開始，即取最高位來排一次序，如果最高位沒有重複（意味著沒有衝突需要處理），是演算法的最佳狀態，O（n）。

如果有衝突，就將衝突的元素存放到對應的桶裡（代碼就是一個鏈表或者數組或者stl容器），然後對每個桶進行一次插入排序，平均情況的話衝突很小的，桶裡的元素的數量就不多，速度很快，

如果衝突集中在幾個桶甚至一個桶裡，那麼就出現了演算法的最差情形，也就是O(n^2)的複雜度。

 

下面是例子代碼實現：

 1 template<typename _InIt> 2 void bucket_sort(_InIt first, _InIt last, short decimal_bits) { 3     typedef typename iterator_traits<_InIt>::value_type _ValueType; 4     typedef typename vector<_ValueType>::iterator _Iterator; 5  6     int n = last - first; 7     if (n <= 0) return; 8  9     vector< vector<_ValueType> > v(n, vector<_ValueType>());10     _InIt it = first;11     for(; it!=last; ++it) {12         int i = bucket_index(*it, decimal_bits);13         v[i].insert(v[i].begin(), *it);14     }15 16     typename vector< vector<_ValueType> >::iterator ite = v.begin();17     less_equal<_ValueType> cmp;18     it = first;19 20     for(; ite!=v.end(); ++ite) {21         if (ite->empty()) continue;22         insert_sort(ite->begin(), ite->end(), cmp);23         for(_Iterator _it=ite->begin(); _it!=ite->end(); ++_it)24             *it++ = *_it;25     }26 }

上面預設採用了遞增排序，如果要遞減，就反向迭代並使用greater_equal。

為圖簡便，這裡把元素直接放到輸入的容器了。

整個測試程式：

 1 #include <iostream> 2 #include <vector> 3 #include <cassert> 4  5 using namespace std; 6  7 template<typename _InIt, typename _Func> 8 void __insert_sort(_InIt first, _InIt last, _Func& Func) { 9     typedef typename iterator_traits<_InIt>::value_type _ValueType;10 11     for (_InIt it = first+1; it != last+1; ++it) {12         _ValueType key = *it;13         _InIt ite = it - 1;14         for (; (ite - first)>=0 && !Func(*ite, key); --ite)15             *(ite + 1) = *ite;16         *(ite + 1) = key;17     }18 }19 20 template<typename _InIt, typename _Func>21 void insert_sort(_InIt first, _InIt last, _Func& Func) {22     __insert_sort(first, last-1, Func);23 }24 25 int bucket_index(int num, int p) {26     assert(num >0 && p > 0);27     int s = 1;28     while (p-->0) s *= 10;29     return ((num%s)*10)/s;30 }31 32 template<typename _InIt>33 void bucket_sort(_InIt first, _InIt last, short decimal_bits) {34     typedef typename iterator_traits<_InIt>::value_type _ValueType;35     typedef typename vector<_ValueType>::iterator _Iterator;36 37     int n = last - first;38     if (n <= 0) return;39 40     vector< vector<_ValueType> > v(n, vector<_ValueType>());41     _InIt it = first;42     for(; it!=last; ++it) {43         int i = bucket_index(*it, decimal_bits);44         v[i].insert(v[i].begin(), *it);45     }46 47     typename vector< vector<_ValueType> >::iterator ite = v.begin();48     less_equal<_ValueType> cmp;49     it = first;50 51     for(; ite!=v.end(); ++ite) {52         if (ite->empty()) continue;53         insert_sort(ite->begin(), ite->end(), cmp);54         for(_Iterator _it=ite->begin(); _it!=ite->end(); ++_it)55             *it++ = *_it;56     }57 }58 59 template<typename T>60 void print(const vector<T>& v) {61     for(vector<int>::const_iterator it=v.begin(); it != v.end(); it++)62            cout << *it << " ";63         cout << endl;64 }65 66 int main() {67     int lst[] = {78,17,39,26,72,94,21,12,23,68};68     vector<int> v(lst, lst+10);69 70     bucket_sort(v.begin(), v.end(), 2);71     print(v);72 73     return 0;74 }

 

寫完這些例子，在準備刷難度高一點的演算法之前，小小的總結了一下。

這些例子的適用範圍都很小，僅供學習使用，比如上面的插入排序，迭代器僅僅對vector有效，如果有自己的資料結構容器，最好是為它實現一個隨機訪問迭代器。

 

重複造輪子系列--桶排序