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计数排序(count sort)

Python 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

计数排序(count sort)

有这样一道排序题:数组里有20个随机数,取值范围为从0到10,要求用最快的速度把这20个整数从小到大进行排序。

第一时间你可能会想使用快速排序,因为快排的时间复杂度只有O(nlogn)。但是这种方法还是不够快,有没有比O(nlogn)更快的排序方法呢?你可能会有疑问:O(nlogn)已经是最快的排序算法了,怎么可能还有更快的排序方法?

让我们先来回顾一下经典的排序算法,无论是归并排序,冒泡排序还是快速排序等等,都是基于元素之间的比较来进行排序的。但是有一种特殊的排序算法叫计数排序,这种排序算法不是基于元素比较,而是利用数组下标来确定元素的正确位置。

在刚才的题目里,随即整数的取值范围是从0到10,那么这些整数的值肯定是在0到10这11个数里面。于是我们可以建立一个长度为11的数组,数组下标从0到10,元素初始值全为0,如下所示:

先假设20个随机整数的值是:9, 3, 5, 4, 9, 1, 2, 7, 8,1,3, 6, 5, 3, 4, 0, 10, 9, 7, 9

让我们先遍历这个无序的随机数组,每一个整数按照其值对号入座,对应数组下标的元素进行加1操作。
比如第一个整数是9,那么数组下标为9的元素加1:

第二个整数是3,那么数组下标为3的元素加1:

继续遍历数列并修改数组…

最终,数列遍历完毕时,数组的状态如下:

数组中的每一个值,代表了数列中对应整数的出现次数。

有了这个统计结果,排序就很简单了,直接遍历数组,输出数组元素的下标值,元素的值是几,就输出几次:

0, 1, 1, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 7, 7, 8, 9, 9, 9, 9, 10

显然,这个输出的数列已经是有序的了。

这就是计数排序的基本过程,它适用于一定范围的整数排序。在取值范围不是很大的情况下,它的性能在某些情况甚至快过那些O(nlogn)的排序,例如快速排序、归并排序。

def count_sort(li,max_count=100):
    count = [0 for _ in range(max_count+1)]
    for val in li:
        count[val] +=1
    li.clear()
    for ind,val in enumerate(count):
        for i in range(val):
            li.append(ind)

import random
li = [random.randint(0, 100) for _ in range(1000)]
count_sort(li)
print(li)

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