基数排序

基数排序(英语:Radix sort)是一种非比较型整数排序算法,其原理是将整数按位数切割成不同的数字,然后按每个位数分别比较。由于整数也可以表达字符串(比如名字或日期)和特定格式的浮点数,所以基数排序也不是只能使用于整数。基数排序的发明可以追溯到1887年赫尔曼·何乐礼在列表机(Tabulation Machine)上的贡献[1]。

它是这样实现的:将所有待比较数值(正整数)统一为同样的数位长度,数位较短的数前面补零。然后,从最低位开始,依次进行一次排序。这样从最低位排序一直到最高位排序完成以后,数列就变成一个有序序列。

基数排序的方式可以采用LSD(Least significant digital)或MSD(Most significant digital),LSD的排序方式由键值的最右边开始,而MSD则相反,由键值的最左边开始。

效率

基数排序的时间复杂度是{\displaystyle O(k\cdot n)},其中{\displaystyle n}是排序元素个数,{\displaystyle k}是数字位数。注意这不是说这个时间复杂度一定优于{\displaystyle O\left(n\cdot \log \left(n\right)\right)}{\displaystyle k}的大小取决于数字位的选择(比如比特位数),和待排序数据所属数据类型的全集的大小;{\displaystyle k}决定了进行多少轮处理,而{\displaystyle n}是每轮处理的操作数目。

以排序{\displaystyle n}个不同整数来举例,假定这些整数以{\displaystyle B}为底,这样每位数都有{\displaystyle B}个不同的数字,{\displaystyle k=\log _{B}N}{\displaystyle N}是待排序数据类型全集的势。虽然有{\displaystyle B}个不同的数字,需要{\displaystyle B}个不同的桶,但在每一轮处理中,判断每个待排序数据项只需要一次计算确定对应数位的值,因此在每一轮处理的时候都需要平均{\displaystyle n}次操作来把整数放到合适的桶中去,所以就有:

{\displaystyle k\approx \log _{B}N}
所以,基数排序的平均时间{\displaystyle T}就是:

{\displaystyle T\approx \log _{B}\left(N\right)\cdot n}
其中前一项是一个与输入数据无关的常数,当然该项不一定小于{\displaystyle \log n}

如果考虑和比较排序(Comparison sort)进行对照,基数排序的形式复杂度虽然不一定更小,但由于不进行比较,因此其基本操作的代价较小,而且在适当选择的{\displaystyle B}之下,{\displaystyle k}一般不大于{\displaystyle \log n},所以基数排序一般要快过基于比较的排序,比如快速排序。

原文地址:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9F%BA%E6%95%B0%E6%8E%92%E5%BA%8F

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文章作者: 张拓
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张拓

陕西西安蓝田张拓QQ1070410059。一生所求不过“心安”二字。 然,尘世多纷扰。

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