java算法 -- 基數排序

基數排序（英語：Radix sort）是一種非比較型整數排序算法，其原理是將整數按位數切割成不一樣的數字，而後按每一個位數分別比較。因爲整數也能夠表達字符串（好比名字或日期）和特定格式的浮點數，因此基數排序也不是隻能使用於整數。基數排序的發明能夠追溯到1887年赫爾曼·何樂禮在打孔卡片製表機（Tabulation Machine）上的貢獻[1]。

它是這樣實現的：將全部待比較數值（正整數）統一爲一樣的數字長度，數字較短的數前面補零。而後，從最低位開始，依次進行一次排序。這樣從最低位排序一直到最高位排序完成之後，數列就變成一個有序序列。

import java.util.Arrays;

public class RadixSort {

    public int[] sort(int[] sourceArray) throws Exception {
        // 對 arr 進行拷貝，不改變參數內容
        int[] arr = Arrays.copyOf(sourceArray, sourceArray.length);

        int maxDigit = getMaxDigit(arr);
        return radixSort(arr, maxDigit);
    }

    /**
     * 獲取最高位數
     */
    private int getMaxDigit(int[] arr) {
        int maxValue = getMaxValue(arr);
        return getNumLenght(maxValue);
    }

    private int getMaxValue(int[] arr) {
        int maxValue = arr[0];
        for (int value : arr) {
            if (maxValue < value) {
                maxValue = value;
            }
        }
        return maxValue;
    }

    protected int getNumLenght(long num) {
        if (num == 0) {
            return 1;
        }
        int lenght = 0;
        for (long temp = num; temp != 0; temp /= 10) {
            lenght++;
        }
        return lenght;
    }

    private int[] radixSort(int[] arr, int maxDigit) {
        int mod = 10;
        int dev = 1;

        for (int i = 0; i < maxDigit; i++, dev *= 10, mod *= 10) {
            // 考慮負數的狀況，這裏擴展一倍隊列數，其中 [0-9]對應負數，[10-19]對應正數 (bucket + 10)
            int[][] counter = new int[mod * 2][0];

            for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
                int bucket = ((arr[j] % mod) / dev) + mod;
                counter[bucket] = arrayAppend(counter[bucket], arr[j]);
            }

            int pos = 0;
            for (int[] bucket : counter) {
                for (int value : bucket) {
                    arr[pos++] = value;
                }
            }
        }

        return arr;
    }

    /**
     * 自動擴容，並保存數據
     *
     * @param arr
     * @param value
     */
    private int[] arrayAppend(int[] arr, int value) {
        arr = Arrays.copyOf(arr, arr.length + 1);
        arr[arr.length - 1] = value;
        return arr;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {5, 7, 17, 3, 5, 22, 4, 15, 8, 6, 4, 1, 2};
        RadixSort radixSort = new RadixSort();
        try {
            int[] sortedArray = radixSort.sort(array);
            for (int i = 0; i < sortedArray.length; i++) {
                System.out.print(sortedArray[i] + "  ");
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

運行結果：

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