计数排序
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本页面要介绍的不是 基数排序。
本页面将简要介绍计数排序。
定义
计数排序(英语:Counting sort)是一种线性时间的排序算法。
过程
计数排序的工作原理是使用一个额外的数组 \(C\),其中第 \(i\) 个元素是待排序数组 \(A\) 中值等于 \(i\) 的元素的个数,然后根据数组 \(C\) 来将 \(A\) 中的元素排到正确的位置。1
它的工作过程分为三个步骤:
- 计算每个数出现了几次;
- 求出每个数出现次数的 前缀和;
- 利用出现次数的前缀和,从右至左计算每个数的排名。
计算前缀和的原因
阅读本章内容只需要了解前缀和概念即可
直接将 \(C\) 中正数对应的元素依次放入 \(A\) 中不能解决元素重复的情形。
我们通过为额外数组 \(C\) 中的每一项计算前缀和,结合每一项的数值,就可以为重复元素确定一个唯一排名:
额外数组 \(C\) 中每一项的数值即是该 key 值下重复元素的个数,而该项的前缀和即是排在最后一个的重复元素的排名。
如果按照 \(A\) 的逆序进行排列,那么显然排序后的数组将保持 \(A\) 的原序(相同 key 值情况下),也即得到一种稳定的排序算法。
性质
稳定性
计数排序是一种稳定的排序算法。
时间复杂度
计数排序的时间复杂度为 \(O(n+w)\),其中 \(w\) 代表待排序数据的值域大小。
代码实现
伪代码
\[
\begin{array}{ll}
1 & \textbf{Input. } \text{An array } A \text{ consisting of }n\text{ positive integers no greater than } w. \\
2 & \textbf{Output. } \text{Array }A\text{ after sorting in nondecreasing order stably.} \\
3 & \textbf{Method. } \\
4 & \textbf{for }i\gets0\textbf{ to }w\\
5 & \qquad cnt[i]\gets0\\
6 & \textbf{for }i\gets1\textbf{ to }n\\
7 & \qquad cnt[A[i]]\gets cnt[A[i]]+1\\
8 & \textbf{for }i\gets1\textbf{ to }w\\
9 & \qquad cnt[i]\gets cnt[i]+cnt[i-1]\\
10 & \textbf{for }i\gets n\textbf{ downto }1\\
11 & \qquad B[cnt[A[i]]]\gets A[i]\\
12 & \qquad cnt[A[i]]\gets cnt[A[i]]-1\\
13 & \textbf{return } B
\end{array}
\]
C++ | |
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Python | |
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参考资料与注释
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