python算法学习之基数排序实例

PythonGCS 2013-12-18

基数排序法又称桶子法(bucket sort)或bin sort,顾名思义,它是透过键值的部份资讯,将要排序的元素分配至某些"桶"中,藉以达到排序的作用,基数排序法是属于稳定性的排序,其时间复杂度为O (nlog(r)m),其中r为所采取的基数,而m为堆数,在某些时候,基数排序法的效率高于其它的比较性排序法。

代码如下:

# -*- coding: utf-8 -*-

def _counting_sort(A, i):
    """计数排序,以i位进行排序,以适用于基数排序。
    Args:
        A (Sequence): 排序数组
        i (int): 位数,从0开始而不是1
    """
    C = [0] * 10 # 任意位值范围为[0,9]
    A = [(a / (10 ** i) % 10, a) for a in A] # 元素i位值及其自身的元组的数组
    for k, a in A:
        C[k] = C[k] + 1
    for i in xrange(1, 10):
        C[i] = C[i] + C[i-1]
    B = [0] * len(A) # 结果数组
    for k, a in A[::-1]:
        B[C[k]-1] = a
        C[k] = C[k] - 1
    return B


def radix_sort(A, d):
    """基数排序,从最低位进行排序直到最高位:
    RADIX-SORT(A, d)
    1  for i ← 1 to d
    2    do use a stable sort to sort array A on digit i


    Args:
        A (Sequence): 排序数组
        d (int): 最大数位数
    """
    for i in xrange(d): # 遍历位数,从低到高
        A = _counting_sort(A, i)
    return A


def rsort(A, d):
    """基数排序(桶排序版本)"""
    for i in xrange(d): # 遍历位数,从低到高
        S = [[] for _ in xrange(10)] # 存放[0,9]位数值所对应元素([0-9]10个桶)
        for a in A: # 遍历元素
            S[a / (10 ** i) % 10].append(a) # 存放对应位数值的元素(元素当前位值在哪个桶就放进去)
        A = [a for b in S for a in b] # 以当前位数值排序好的A(依次从各桶里把元素拿出来)
    return A


if __name__ == '__main__':
    import random, timeit


    items = range(10000)
    random.shuffle(items)


    def test_sorted():
        print(items)
        sorted_items = sorted(items)
        print(sorted_items)


    def test_radix_sort():
        print(items)
        sorted_items = radix_sort(items, 4) # [0,9999],4位数
        print(sorted_items)


    test_methods = [test_sorted, test_radix_sort]
    for test in test_methods:
        name = test.__name__ # test.func_name
        t = timeit.Timer(name + '()', 'from __main__ import ' + name)
        print(name + ' takes time : %f' % t.timeit(1))

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