This commit is contained in:
krahets
2023-09-04 03:16:55 +08:00
parent f07e94ab0c
commit 8f74a87eba
54 changed files with 23015 additions and 23015 deletions

View File

@@ -18,31 +18,27 @@ comments: true
<p align="center"> 图 11-16 &nbsp; 计数排序流程 </p>
=== "Java"
=== "Python"
```java title="counting_sort.java"
/* 计数排序 */
// 简单实现,无法用于排序对象
void countingSortNaive(int[] nums) {
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
for (int num : nums) {
m = Math.max(m, num);
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int[] counter = new int[m + 1];
for (int num : nums) {
counter[num]++;
}
// 3. 遍历 counter ,将各元素填入原数组 nums
int i = 0;
for (int num = 0; num < m + 1; num++) {
for (int j = 0; j < counter[num]; j++, i++) {
nums[i] = num;
}
}
}
```python title="counting_sort.py"
def counting_sort_naive(nums: list[int]):
"""计数排序"""
# 简单实现,无法用于排序对象
# 1. 统计数组最大元素 m
m = 0
for num in nums:
m = max(m, num)
# 2. 统计各数字的出现次数
# counter[num] 代表 num 的出现次数
counter = [0] * (m + 1)
for num in nums:
counter[num] += 1
# 3. 遍历 counter ,将各元素填入原数组 nums
i = 0
for num in range(m + 1):
for _ in range(counter[num]):
nums[i] = num
i += 1
```
=== "C++"
@@ -72,27 +68,58 @@ comments: true
}
```
=== "Python"
=== "Java"
```python title="counting_sort.py"
def counting_sort_naive(nums: list[int]):
"""计数排序"""
# 简单实现,无法用于排序对象
# 1. 统计数组最大元素 m
m = 0
for num in nums:
m = max(m, num)
# 2. 统计各数字的出现次数
# counter[num] 代表 num 的出现次数
counter = [0] * (m + 1)
for num in nums:
counter[num] += 1
# 3. 遍历 counter ,将各元素填入原数组 nums
i = 0
for num in range(m + 1):
for _ in range(counter[num]):
nums[i] = num
i += 1
```java title="counting_sort.java"
/* 计数排序 */
// 简单实现,无法用于排序对象
void countingSortNaive(int[] nums) {
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
for (int num : nums) {
m = Math.max(m, num);
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int[] counter = new int[m + 1];
for (int num : nums) {
counter[num]++;
}
// 3. 遍历 counter ,将各元素填入原数组 nums
int i = 0;
for (int num = 0; num < m + 1; num++) {
for (int j = 0; j < counter[num]; j++, i++) {
nums[i] = num;
}
}
}
```
=== "C#"
```csharp title="counting_sort.cs"
/* 计数排序 */
// 简单实现,无法用于排序对象
void countingSortNaive(int[] nums) {
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
foreach (int num in nums) {
m = Math.Max(m, num);
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int[] counter = new int[m + 1];
foreach (int num in nums) {
counter[num]++;
}
// 3. 遍历 counter ,将各元素填入原数组 nums
int i = 0;
for (int num = 0; num < m + 1; num++) {
for (int j = 0; j < counter[num]; j++, i++) {
nums[i] = num;
}
}
}
```
=== "Go"
@@ -124,6 +151,31 @@ comments: true
}
```
=== "Swift"
```swift title="counting_sort.swift"
/* 计数排序 */
// 简单实现,无法用于排序对象
func countingSortNaive(nums: inout [Int]) {
// 1. 统计数组最大元素 m
let m = nums.max()!
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
var counter = Array(repeating: 0, count: m + 1)
for num in nums {
counter[num] += 1
}
// 3. 遍历 counter ,将各元素填入原数组 nums
var i = 0
for num in stride(from: 0, to: m + 1, by: 1) {
for _ in stride(from: 0, to: counter[num], by: 1) {
nums[i] = num
i += 1
}
}
}
```
=== "JS"
```javascript title="counting_sort.js"
@@ -178,93 +230,6 @@ comments: true
}
```
=== "C"
```c title="counting_sort.c"
/* 计数排序 */
// 简单实现,无法用于排序对象
void countingSortNaive(int nums[], int size) {
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (nums[i] > m) {
m = nums[i];
}
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int *counter = malloc(sizeof(int) * m);
for (int i = 0; i < size; i++) {
counter[nums[i]]++;
}
// 3. 遍历 counter ,将各元素填入原数组 nums
int i = 0;
for (int num = 0; num < m + 1; num++) {
for (int j = 0; j < counter[num]; j++, i++) {
nums[i] = num;
}
}
}
```
=== "C#"
```csharp title="counting_sort.cs"
/* 计数排序 */
// 简单实现,无法用于排序对象
void countingSortNaive(int[] nums) {
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
foreach (int num in nums) {
m = Math.Max(m, num);
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int[] counter = new int[m + 1];
foreach (int num in nums) {
counter[num]++;
}
// 3. 遍历 counter ,将各元素填入原数组 nums
int i = 0;
for (int num = 0; num < m + 1; num++) {
for (int j = 0; j < counter[num]; j++, i++) {
nums[i] = num;
}
}
}
```
=== "Swift"
```swift title="counting_sort.swift"
/* 计数排序 */
// 简单实现,无法用于排序对象
func countingSortNaive(nums: inout [Int]) {
// 1. 统计数组最大元素 m
let m = nums.max()!
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
var counter = Array(repeating: 0, count: m + 1)
for num in nums {
counter[num] += 1
}
// 3. 遍历 counter ,将各元素填入原数组 nums
var i = 0
for num in stride(from: 0, to: m + 1, by: 1) {
for _ in stride(from: 0, to: counter[num], by: 1) {
nums[i] = num
i += 1
}
}
}
```
=== "Zig"
```zig title="counting_sort.zig"
[class]{}-[func]{countingSortNaive}
```
=== "Dart"
```dart title="counting_sort.dart"
@@ -317,6 +282,41 @@ comments: true
}
```
=== "C"
```c title="counting_sort.c"
/* 计数排序 */
// 简单实现,无法用于排序对象
void countingSortNaive(int nums[], int size) {
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (nums[i] > m) {
m = nums[i];
}
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int *counter = malloc(sizeof(int) * m);
for (int i = 0; i < size; i++) {
counter[nums[i]]++;
}
// 3. 遍历 counter ,将各元素填入原数组 nums
int i = 0;
for (int num = 0; num < m + 1; num++) {
for (int j = 0; j < counter[num]; j++, i++) {
nums[i] = num;
}
}
}
```
=== "Zig"
```zig title="counting_sort.zig"
[class]{}-[func]{countingSortNaive}
```
!!! note "计数排序与桶排序的联系"
从桶排序的角度看,我们可以将计数排序中的计数数组 `counter` 的每个索引视为一个桶,将统计数量的过程看作是将各个元素分配到对应的桶中。本质上,计数排序是桶排序在整型数据下的一个特例。
@@ -366,42 +366,34 @@ $$
计数排序的实现代码如下所示。
=== "Java"
=== "Python"
```java title="counting_sort.java"
/* 计数排序 */
// 完整实现,可排序对象,并且是稳定排序
void countingSort(int[] nums) {
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
for (int num : nums) {
m = Math.max(m, num);
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int[] counter = new int[m + 1];
for (int num : nums) {
counter[num]++;
}
// 3. 求 counter 的前缀和,将“出现次数”转换为“尾索引”
// 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引
for (int i = 0; i < m; i++) {
counter[i + 1] += counter[i];
}
// 4. 倒序遍历 nums ,将各元素填入结果数组 res
// 初始化数组 res 用于记录结果
int n = nums.length;
int[] res = new int[n];
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
int num = nums[i];
res[counter[num] - 1] = num; // 将 num 放置到对应索引处
counter[num]--; // 令前缀和自减 1 ,得到下次放置 num 的索引
}
// 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums
for (int i = 0; i < n; i++) {
nums[i] = res[i];
}
}
```python title="counting_sort.py"
def counting_sort(nums: list[int]):
"""计数排序"""
# 完整实现,可排序对象,并且是稳定排序
# 1. 统计数组最大元素 m
m = max(nums)
# 2. 统计各数字的出现次数
# counter[num] 代表 num 的出现次数
counter = [0] * (m + 1)
for num in nums:
counter[num] += 1
# 3. 求 counter 的前缀和,将“出现次数”转换为“尾索引”
# 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引
for i in range(m):
counter[i + 1] += counter[i]
# 4. 倒序遍历 nums ,将各元素填入结果数组 res
# 初始化数组 res 用于记录结果
n = len(nums)
res = [0] * n
for i in range(n - 1, -1, -1):
num = nums[i]
res[counter[num] - 1] = num # 将 num 放置到对应索引处
counter[num] -= 1 # 令前缀和自减 1 ,得到下次放置 num 的索引
# 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums
for i in range(n):
nums[i] = res[i]
```
=== "C++"
@@ -440,34 +432,80 @@ $$
}
```
=== "Python"
=== "Java"
```python title="counting_sort.py"
def counting_sort(nums: list[int]):
"""计数排序"""
# 完整实现,可排序对象,并且是稳定排序
# 1. 统计数组最大元素 m
m = max(nums)
# 2. 统计各数字的出现次数
# counter[num] 代表 num 的出现次数
counter = [0] * (m + 1)
for num in nums:
counter[num] += 1
# 3. 求 counter 的前缀和,将“出现次数”转换为“尾索引”
# 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引
for i in range(m):
counter[i + 1] += counter[i]
# 4. 倒序遍历 nums ,将各元素填入结果数组 res
# 初始化数组 res 用于记录结果
n = len(nums)
res = [0] * n
for i in range(n - 1, -1, -1):
num = nums[i]
res[counter[num] - 1] = num # 将 num 放置到对应索引处
counter[num] -= 1 # 令前缀和自减 1 ,得到下次放置 num 的索引
# 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums
for i in range(n):
nums[i] = res[i]
```java title="counting_sort.java"
/* 计数排序 */
// 完整实现,可排序对象,并且是稳定排序
void countingSort(int[] nums) {
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
for (int num : nums) {
m = Math.max(m, num);
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int[] counter = new int[m + 1];
for (int num : nums) {
counter[num]++;
}
// 3. 求 counter 的前缀和,将“出现次数”转换为“尾索引”
// 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引
for (int i = 0; i < m; i++) {
counter[i + 1] += counter[i];
}
// 4. 倒序遍历 nums ,将各元素填入结果数组 res
// 初始化数组 res 用于记录结果
int n = nums.length;
int[] res = new int[n];
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
int num = nums[i];
res[counter[num] - 1] = num; // 将 num 放置到对应索引处
counter[num]--; // 令前缀和自减 1 ,得到下次放置 num 的索引
}
// 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums
for (int i = 0; i < n; i++) {
nums[i] = res[i];
}
}
```
=== "C#"
```csharp title="counting_sort.cs"
/* 计数排序 */
// 完整实现,可排序对象,并且是稳定排序
void countingSort(int[] nums) {
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
foreach (int num in nums) {
m = Math.Max(m, num);
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int[] counter = new int[m + 1];
foreach (int num in nums) {
counter[num]++;
}
// 3. 求 counter 的前缀和,将“出现次数”转换为“尾索引”
// 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引
for (int i = 0; i < m; i++) {
counter[i + 1] += counter[i];
}
// 4. 倒序遍历 nums ,将各元素填入结果数组 res
// 初始化数组 res 用于记录结果
int n = nums.Length;
int[] res = new int[n];
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
int num = nums[i];
res[counter[num] - 1] = num; // 将 num 放置到对应索引处
counter[num]--; // 令前缀和自减 1 ,得到下次放置 num 的索引
}
// 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums
for (int i = 0; i < n; i++) {
nums[i] = res[i];
}
}
```
=== "Go"
@@ -510,6 +548,40 @@ $$
}
```
=== "Swift"
```swift title="counting_sort.swift"
/* 计数排序 */
// 完整实现,可排序对象,并且是稳定排序
func countingSort(nums: inout [Int]) {
// 1. 统计数组最大元素 m
let m = nums.max()!
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
var counter = Array(repeating: 0, count: m + 1)
for num in nums {
counter[num] += 1
}
// 3. 求 counter 的前缀和,将“出现次数”转换为“尾索引”
// 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引
for i in stride(from: 0, to: m, by: 1) {
counter[i + 1] += counter[i]
}
// 4. 倒序遍历 nums ,将各元素填入结果数组 res
// 初始化数组 res 用于记录结果
var res = Array(repeating: 0, count: nums.count)
for i in stride(from: nums.count - 1, through: 0, by: -1) {
let num = nums[i]
res[counter[num] - 1] = num // 将 num 放置到对应索引处
counter[num] -= 1 // 令前缀和自减 1 ,得到下次放置 num 的索引
}
// 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums
for i in stride(from: 0, to: nums.count, by: 1) {
nums[i] = res[i]
}
}
```
=== "JS"
```javascript title="counting_sort.js"
@@ -586,121 +658,6 @@ $$
}
```
=== "C"
```c title="counting_sort.c"
/* 计数排序 */
// 完整实现,可排序对象,并且是稳定排序
void countingSort(int nums[], int size) {
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (nums[i] > m) {
m = nums[i];
}
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int *counter = malloc(sizeof(int) * m);
for (int i = 0; i < size; i++) {
counter[nums[i]]++;
}
// 3. 求 counter 的前缀和,将“出现次数”转换为“尾索引”
// 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引
for (int i = 0; i < m; i++) {
counter[i + 1] += counter[i];
}
// 4. 倒序遍历 nums ,将各元素填入结果数组 res
// 初始化数组 res 用于记录结果
int *res = malloc(sizeof(int) * size);
for (int i = size - 1; i >= 0; i--) {
int num = nums[i];
res[counter[num] - 1] = num; // 将 num 放置到对应索引处
counter[num]--; // 令前缀和自减 1 ,得到下次放置 num 的索引
}
// 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums
memcpy(nums, res, size * sizeof(int));
}
```
=== "C#"
```csharp title="counting_sort.cs"
/* 计数排序 */
// 完整实现,可排序对象,并且是稳定排序
void countingSort(int[] nums) {
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
foreach (int num in nums) {
m = Math.Max(m, num);
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int[] counter = new int[m + 1];
foreach (int num in nums) {
counter[num]++;
}
// 3. 求 counter 的前缀和,将“出现次数”转换为“尾索引”
// 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引
for (int i = 0; i < m; i++) {
counter[i + 1] += counter[i];
}
// 4. 倒序遍历 nums ,将各元素填入结果数组 res
// 初始化数组 res 用于记录结果
int n = nums.Length;
int[] res = new int[n];
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
int num = nums[i];
res[counter[num] - 1] = num; // 将 num 放置到对应索引处
counter[num]--; // 令前缀和自减 1 ,得到下次放置 num 的索引
}
// 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums
for (int i = 0; i < n; i++) {
nums[i] = res[i];
}
}
```
=== "Swift"
```swift title="counting_sort.swift"
/* 计数排序 */
// 完整实现,可排序对象,并且是稳定排序
func countingSort(nums: inout [Int]) {
// 1. 统计数组最大元素 m
let m = nums.max()!
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
var counter = Array(repeating: 0, count: m + 1)
for num in nums {
counter[num] += 1
}
// 3. 求 counter 的前缀和,将“出现次数”转换为“尾索引”
// 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引
for i in stride(from: 0, to: m, by: 1) {
counter[i + 1] += counter[i]
}
// 4. 倒序遍历 nums ,将各元素填入结果数组 res
// 初始化数组 res 用于记录结果
var res = Array(repeating: 0, count: nums.count)
for i in stride(from: nums.count - 1, through: 0, by: -1) {
let num = nums[i]
res[counter[num] - 1] = num // 将 num 放置到对应索引处
counter[num] -= 1 // 令前缀和自减 1 ,得到下次放置 num 的索引
}
// 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums
for i in stride(from: 0, to: nums.count, by: 1) {
nums[i] = res[i]
}
}
```
=== "Zig"
```zig title="counting_sort.zig"
[class]{}-[func]{countingSort}
```
=== "Dart"
```dart title="counting_sort.dart"
@@ -772,6 +729,49 @@ $$
}
```
=== "C"
```c title="counting_sort.c"
/* 计数排序 */
// 完整实现,可排序对象,并且是稳定排序
void countingSort(int nums[], int size) {
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (nums[i] > m) {
m = nums[i];
}
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int *counter = malloc(sizeof(int) * m);
for (int i = 0; i < size; i++) {
counter[nums[i]]++;
}
// 3. 求 counter 的前缀和,将“出现次数”转换为“尾索引”
// 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引
for (int i = 0; i < m; i++) {
counter[i + 1] += counter[i];
}
// 4. 倒序遍历 nums ,将各元素填入结果数组 res
// 初始化数组 res 用于记录结果
int *res = malloc(sizeof(int) * size);
for (int i = size - 1; i >= 0; i--) {
int num = nums[i];
res[counter[num] - 1] = num; // 将 num 放置到对应索引处
counter[num]--; // 令前缀和自减 1 ,得到下次放置 num 的索引
}
// 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums
memcpy(nums, res, size * sizeof(int));
}
```
=== "Zig"
```zig title="counting_sort.zig"
[class]{}-[func]{countingSort}
```
## 11.9.3 &nbsp; 算法特性
- **时间复杂度 $O(n + m)$** :涉及遍历 `nums` 和遍历 `counter` ,都使用线性时间。一般情况下 $n \gg m$ ,时间复杂度趋于 $O(n)$ 。