Java數據結構與算法——桶排序

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前言：Java數據結構與算法專題會不定時更新，歡迎各位讀者監督。本文從最簡單的一個排序算法——桶排序開始，分析桶排序的實現思路，代碼實現，性能特色以及適用場景。

0、其餘排序算法索引(待更)

java數據結構與算法——快速排序
java數據結構與算法——插入排序

一、桶排序思想

一個簡單例子：
對6我的的英語測試成績（1~10分）進行排序。假如分數是[6,5,8,8,10,9],用桶排序的思想就是準備10個桶，編號依次爲1~10，將成績放入對應的桶中，例如6分放入6號桶，兩個8分放入8號桶...而後按照桶的標號順序逐一輸出（有就輸出，沒有就不輸出），這就是桶排序的基本思想。

事實上，這只是一個簡易版，試想一下，若是待排序的元素跨度範圍比較大，例如1~10000，是否是須要10000個桶？實際上這種狀況下，一個桶裏並不是總放一個元素，不少時候一個桶裏放多個元素。其實真正的桶排序和散列表有同樣的原理。

實際排序中，一般對每一個桶中的元素繼續使用其餘排序算法進行排序，因此更多時候，桶排序會結合其餘排序算法一塊兒使用。

二、桶排序代碼

在分析了桶排序的思想後，首先要知道待排序元素的範圍，以上述爲例，聲明一個長度爲10的數組做爲10個桶，而後將成績逐一往桶中放時，該桶的值+1，最終輸出倒序輸出數組下標，數組每一個位置的值爲幾就輸出幾回，這樣就能實現基本的桶排序。

public class BucketSort {
    private int[] buckets;
    private int[] array;
    
    public BucketSort(int range,int[] array){
        this.buckets = new int[range];
        this.array = array;
    }
    
    /*排序*/
    public void sort(){
        if(array!=null && array.length>1){
            for(int i=0;i<array.length;i++){
                buckets[array[i]]++;
            }
        }
    }
    
    /*排序輸出*/
    public void sortOut(){
        //倒序輸出數據
        for (int i=buckets.length-1; i>=0; i--){
            for(int j=0;j<buckets[i];j++){
                System.out.print(i+"\t");
            }            
        }
    }
}

測試代碼：

public class SortTest {
    public static void main(String[] args) {
        testBucketsSort();
    }
    
    private static void testBucketsSort(){
        int[] array = {5,7,3,5,4,8,6,4,1,2};
        BucketSort bs = new BucketSort(10, array);
        bs.sort();
        bs.sortOut();//輸出打印排序
    }
}

三、桶排序性能特色

桶排序實際上只須要遍歷一遍全部的待排元素，而後依次放入指定的位置。若是加上輸出排序的時間，就要遍歷全部的桶。所以桶排序的時間複雜度是O(n+m),n是待排元素的個數，m是桶的個數，也就是待排元素的範圍。這個算法算是至關快的排序算法了，可是空間複雜度比較大。

當待排元素的大小範圍比較大，但待排元素個數比較少時，空間浪費就比較嚴重，待排元素分佈月均勻，空間利用率越高，事實上這種狀況不多見。

經過以上性能分析，能夠得出桶排序的特色：速度快且簡單，但同時空間利用率較低。當待排數據跨度很大時，空間利用率是沒法忍受的。

四、桶排序適用場景

根據桶排序的特色，桶排序通常適用於一些特定的環境，好比數據範圍較爲侷限或者有一些特定的要求，好比須要經過哈希映射快速獲取某些值，須要統計每一個數的數量。可是這一切都以確認數據的範圍爲前提，若是範圍跨度過大，則考慮用其餘算法。

其餘排序算法索引(待更)

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java數據結構與算法——插入排序

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