排序算法——计数排序
发布日期:2021-05-10 11:30:56 浏览次数:20 分类:精选文章

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计数排序是一种非基于比较的快速排序算法,尤其适用于处理整数值排序任务。本文将深入分析该算法的工作原理、时间复杂度、空间复杂度以及优缺点,并提供一个基本的代码实现。

1. 算法原理

计数排序的核心思想基于元素的计数和计数值的累加。具体步骤如下:

  • 确定最大值和最小值:首先遍历整个数组,找到最大值 max 和最小值 min
  • 创建计数数组:创建一个长度为 max - min + 1 的数组 countAry,用以存储每个数值出现的次数。
  • 统计频率:再次遍历原数组,对于每个数值 i,将其计数值存入 countAry[i - min]
  • 填充结果:通过遍历 countAry,将数值 min + j 操作 countAry[j] 次填充到原数组中,其中 j0k - 1k = max - min + 1)。
  • 2. 复杂度分析

    时间复杂度

    计数排序的时间复杂度为 O(n + k), 其中 k 是值的范围大小。由于我们只需遍历数组两次(一次找出 minmax,另一次统计频率),时间复杂度显著优于传统的比较排序算法(如归并排序)对数时间复杂度 O(n log n) 的优势。

    空间复杂度

    空间复杂度为 O(k),主要用于存储计数数组。这种空间换时间的策略在处理整数范围较小时尤为有效。

    优点

    与传统比较排序相比,计数排序省时省力,尤其在数据范围较小时表现尤为突出。 缺点
    当数据范围较大时,空间复杂度 O(k) 可能会超过带有 O(n log n) 时间复杂度的传统算法的性能优势。

    3. 稳定性

    计数排序是一种稳定的排序算法。由于算法的执行过程中不改变数据的相对顺序,句场中的原数据与排序后数据的相对顺序完全一致。

    4. 代码实现

    以下是一个实现计数排序的简单代码示例:

    public class CountSort {
    public static void countSort(int[] array) {
    int min = array[0];
    int max = array[0];
    for (int num : array) {
    if (num < min) {
    min = num;
    }
    if (num > max) {
    max = num;
    }
    }
    int k = max - min + 1;
    int[] countAry = new int[k];
    for (int num : array) {
    countAry[num - min]++;
    }
    int i = 0;
    for (int j = 0; j < k; j++) {
    while (countAry[j] > 0) {
    array[i++] = j + min;
    countAry[j]--;
    }
    }
    }
    }

    总结

    计数排序通过巧妙地利用计数信息,实现了对整数值排序的高效处理。虽然其空间复杂度较高,但在数据范围控制得当时,能够显著提升排序效率。

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