Python、PHP、Java怎么实现计数排序

计数排序（Counting sort）于1954年由 Harold H. Seward提出，通过计数将时间复杂度降到了O(N)，是一种稳定的线性时间排序算法，计数排序不是一个比较排序算法。

1. 计数排序的特征

当输入的元素是 n 个 0 到 k 之间的整数时，它的运行时间是 Θ(n + k)。计数排序不是比较排序，排序的速度快于任何比较排序算法。

由于用来计数的数组C的长度取决于待排序数组中数据的范围（等于待排序数组的最大值与最小值的差加上1），这使得计数排序对于数据范围很大的数组，需要大量时间和内存。例如：计数排序是用来排序0到100之间的数字的最好的算法，但是它不适合按字母顺序排序人名。但是，计数排序可以用在基数排序中的算法来排序数据范围很大的数组。

通俗地理解，例如有 10 个年龄不同的人，统计出有 8 个人的年龄比 A 小，那 A 的年龄就排在第 9 位,用这个方法可以得到其他每个人的位置,也就排好了序。当然，年龄有重复时需要特殊处理（保证稳定性），这就是为什么最后要反向填充目标数组，以及将每个数字的统计减去 1 的原因。

算法的步骤如下：

1. 找出待排序的数组中最大和最小的元素
2. 统计数组中每个值为i的元素出现的次数，存入数组C的第i项
3. 对所有的计数累加（从C中的第一个元素开始，每一项和前一项相加）
4. 反向填充目标数组：将每个元素i放在新数组的第C(i)项，每放一个元素就将C(i)减去1

代码实现：

JavaScript

实例

function countingSort(arr, maxValue) {   var bucket = new Array(maxValue+1),       sortedIndex = 0;       arrLen = arr.length,       bucketLen = maxValue + 1;   for (var i = 0; i if (!bucket[arr[i]]) {           bucket[arr[i]] = 0;       }       bucket[arr[i]]++;   }   for (var j = 0; j while(bucket[j] > 0) {           arr[sortedIndex++] = j;           bucket[j]--;       }   }   return arr;}

Python

实例

def countingSort(arr, maxValue):   bucketLen = maxValue+1   bucket = [0]*bucketLen   sortedIndex =0   arrLen = len(arr)   for i in range(arrLen):       if not bucket[arr[i]]:           bucket[arr[i]]=0       bucket[arr[i]]+=1   for j in range(bucketLen):       while bucket[j]>0:           arr[sortedIndex] = j           sortedIndex+=1           bucket[j]-=1   return arr

Go

实例

func countingSort(arr []int, maxValue int) []int {       bucketLen := maxValue + 1       bucket := make([]int, bucketLen) // 初始为0的数组       sortedIndex := 0       length := len(arr)       for i := 0; i for j := 0; j for bucket[j] > 0 {                       arr[sortedIndex] = j                       sortedIndex += 1                       bucket[j] -= 1               }       }       return arr}

Java

实例

public class CountingSort implements IArraySort {   @Override   public int[] sort(int[] sourceArray) throws Exception {       // 对 arr 进行拷贝，不改变参数内容       int[] arr = Arrays.copyOf(sourceArray, sourceArray.length);       int maxValue = getMaxValue(arr);       return countingSort(arr, maxValue);   }   private int[] countingSort(int[] arr, int maxValue) {       int bucketLen = maxValue + 1;       int[] bucket = new int[bucketLen];       for (int value : arr) {           bucket[value]++;       }       int sortedIndex = 0;       for (int j = 0; j while (bucket[j] > 0) {               arr[sortedIndex++] = j;               bucket[j]--;           }       }       return arr;   }   private int getMaxValue(int[] arr) {       int maxValue = arr[0];       for (int value : arr) {           if (maxValue return maxValue;   }}

PHP

实例

function countingSort($arr, $maxValue = null){   if ($maxValue === null) {       $maxValue = max($arr);   }   for ($m = 0; $m $maxValue + 1; $m++) {       $bucket[] = null;   }   $arrLen = count($arr);   for ($i = 0; $i $arrLen; $i++) {       if (!array_key_exists($arr[$i], $bucket)) {           $bucket[$arr[$i]] = 0;       }       $bucket[$arr[$i]]++;   }   $sortedIndex = 0;   foreach ($bucket as $key => $len) {       if ($len !== null) $arr[$sortedIndex++] = $key;       if($len !== null){           for($j = 0; $j $len; $j++){               $arr[$sortedIndex++] = $key;           }       }   }   return $arr;}

C

实例

#include#include#includevoid print_arr(int *arr, int n) {       int i;       printf("%d", arr[0]);       for (i = 1; i printf(" %d", arr[i]);       printf("\n");}void counting_sort(int *ini_arr, int *sorted_arr, int n) {       int *count_arr = (int *) malloc(sizeof(int) * 100);       int i, j, k;       for (k = 0; k for (i = 0; i for (k = 1; k for (j = n; j > 0; j--)               sorted_arr[--count_arr[ini_arr[j - 1]]] = ini_arr[j - 1];       free(count_arr);}int main(int argc, char **argv) {       int n = 10;       int i;       int *arr = (int *) malloc(sizeof(int) * n);       int *sorted_arr = (int *) malloc(sizeof(int) * n);       srand(time(0));       for (i = 0; i printf("ini_array: ");       print_arr(arr, n);       counting_sort(arr, sorted_arr, n);       printf("sorted_array: ");       print_arr(sorted_arr, n);       free(arr);       free(sorted_arr);       return 0;}