Java数据结构与算法——桶排序

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前言：Java数据结构与算法专题会不定时更新，欢迎各位读者监督。本文从最简单的一个排序算法——桶排序开始，分析桶排序的实现思路，代码实现，性能特色以及适用场景。

0、其余排序算法索引(待更)

java数据结构与算法——快速排序
java数据结构与算法——插入排序

一、桶排序思想

一个简单例子：
对6我的的英语测试成绩（1~10分）进行排序。假如分数是[6,5,8,8,10,9],用桶排序的思想就是准备10个桶，编号依次为1~10，将成绩放入对应的桶中，例如6分放入6号桶，两个8分放入8号桶...而后按照桶的标号顺序逐一输出（有就输出，没有就不输出），这就是桶排序的基本思想。

事实上，这只是一个简易版，试想一下，若是待排序的元素跨度范围比较大，例如1~10000，是否是须要10000个桶？实际上这种状况下，一个桶里并不是总放一个元素，不少时候一个桶里放多个元素。其实真正的桶排序和散列表有同样的原理。

实际排序中，一般对每一个桶中的元素继续使用其余排序算法进行排序，因此更多时候，桶排序会结合其余排序算法一块儿使用。

二、桶排序代码

在分析了桶排序的思想后，首先要知道待排序元素的范围，以上述为例，声明一个长度为10的数组做为10个桶，而后将成绩逐一往桶中放时，该桶的值+1，最终输出倒序输出数组下标，数组每一个位置的值为几就输出几回，这样就能实现基本的桶排序。

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]]++;
            }
        }
    }
    
    /*排序输出*/
    public void sortOut(){
        //倒序输出数据
        for (int i=buckets.length-1; i>=0; i--){
            for(int j=0;j<buckets[i];j++){
                System.out.print(i+"\t");
            }            
        }
    }
}

测试代码：

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();//输出打印排序
    }
}

三、桶排序性能特色

桶排序实际上只须要遍历一遍全部的待排元素，而后依次放入指定的位置。若是加上输出排序的时间，就要遍历全部的桶。所以桶排序的时间复杂度是O(n+m),n是待排元素的个数，m是桶的个数，也就是待排元素的范围。这个算法算是至关快的排序算法了，可是空间复杂度比较大。

当待排元素的大小范围比较大，但待排元素个数比较少时，空间浪费就比较严重，待排元素分布月均匀，空间利用率越高，事实上这种状况不多见。

经过以上性能分析，能够得出桶排序的特色：速度快且简单，但同时空间利用率较低。当待排数据跨度很大时，空间利用率是没法忍受的。

四、桶排序适用场景

根据桶排序的特色，桶排序通常适用于一些特定的环境，好比数据范围较为局限或者有一些特定的要求，好比须要经过哈希映射快速获取某些值，须要统计每一个数的数量。可是这一切都以确认数据的范围为前提，若是范围跨度过大，则考虑用其余算法。

其余排序算法索引(待更)

java数据结构与算法——快速排序
java数据结构与算法——插入排序

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