算法：用Java实现基数排序(RadixSort)

本文我准备用Java实现基数排序。基数排序由于其独有的排序方式，只适合待排序的数字都是非负整数的情况。基数排序和计数排序名字很相像，不要搞混淆了。接下来我列举一下二者的共同点和不同点：

计数排序和基数排序的共同点：
1、都是只适合对非负整数的排序
2、都是线性的时间复杂度

计数排序和基数排序的区别：
1、计数排序不能接受有很大值的待排序元素；而基数排序可以接受
2、计数排序实现和操作简单，只需要额外的一个数组（最大值大了，这个空间就大了）；而基数排序还要算待排序数字的每一位，还要辅以10个桶的额外空间

具体的排序算法过程已经在注释里面了，大家可以复制代码到IDE里面，用DEBUG模式研究算法的过程：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Random;

/**
 * @author LiYang
 * @ClassName RadixSort
 * @Description 基数排序算法
 * @date 2019/11/5 16:45
 */
public class RadixSort {

    /**
     * 基数排序算法(RadixSort)
     * 基数排序，需要排序元素是非负整数
     * @param arr 待排序数组
     */
    public static void radixSort(int[] arr){
        //先求出所有元素的最大位数
        int maxDigit = 0;

        //遍历待排序数组
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            //遍历比较，得到最大整数位数
            maxDigit = Math.max(maxDigit, (int)Math.ceil(Math.log10(arr[i])));
        }

        //查看本次待排序数组的最大整数的位数
        //System.out.println("最大整数位：" + maxDigit);

        //用于基数排序的桶，容量为10，也就是数字位0-9
        List[] bucket = new ArrayList[10];
        
        //初始化桶：List[] bucket
        for (int i = 0; i < bucket.length; i++) {
            bucket[i] = new ArrayList();
        }
        
        //从个位开始，一位一位地往高位进行基数排序
        for (int digit = 1; digit <= maxDigit; digit++) {
            
            //将每一个待排序元素，取当前数位，进入对应下标的桶
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                
                //得到元素当前数位的数字
                int radix = arr[i] / (int)Math.pow(10, (digit - 1)) % 10;
                
                //装入对应下标的桶
                bucket[radix].add(arr[i]);
            }

            /*
             * 当前数位的基数排序后，重新按照0-9号桶的顺序遍历
             * 遍历中的每个桶按从左到右的顺序重新放入原数组
             * 也就是每个桶的ArrayList从下标0开始，到size-1
             */
            //记录arr的下标值
            int index = 0;
            
            //遍历每个桶，从0号桶到9号桶
            for (int i = 0; i < bucket.length; i++) {
                
                //每个桶从左到右遍历元素
                for (int j = 0; j < bucket[i].size(); j++) {
                    
                    //0-9号桶，每桶从左到右，依次赋值回原数组进行记录
                    //以便于下一次基数排序，提供中间排序的序列
                    arr[index++] = (int)bucket[i].get(j);
                }
            }

            //当前基数排序结束，清空所有桶，以便于下一次基数排序
            for (int i = 0; i < bucket.length; i++) {
                //清空所有桶
                bucket[i].clear();
            }
        }
    }
    
    /**
     * 验证基数排序算法
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        //待排序数组
        int[] arr = new int[30];

        //随机数类
        Random random = new Random();

        //随机生成排序数组（1000以内的整数）
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = random.nextInt(1000);
        }

        //打印待排序数组
        System.out.println("基数排序前：" + Arrays.toString(arr));

        //进行基数排序
        radixSort(arr);

        //打印基数排序后的数组
        System.out.println("基数排序后：" + Arrays.toString(arr));
    }
    
}

运行 RadixSort 类的main方法，基数排序算法测试通过：

基数排序前：[329, 695, 789, 151, 103, 311, 339, 566, 680, 353, 652, 222, 911, 385, 556, 444, 575, 108, 75, 998, 649, 398, 358, 26, 568, 954, 383, 24, 6, 701]
基数排序后：[6, 24, 26, 75, 103, 108, 151, 222, 311, 329, 339, 353, 358, 383, 385, 398, 444, 556, 566, 568, 575, 649, 652, 680, 695, 701, 789, 911, 954, 998]