通用算法 -[排序算法] -计数排序

1、算法思想

计数排序是一种适合于最大值和最小值的差值不是不是很大的排序。

基本思想：就是把数组元素作为数组的下标，然后用一个临时数组统计该元素出现的次数，例如 temp[i] = m, 表示元素 i 一共出现了 m 次。最后再把临时数组统计的数据从小到大汇总起来，此时汇总起来是数据是有序的。

为方便理解我还准备了动图：

2、代码实现

void countSort(int[] arr) {
        if(arr == null || arr.length < 2) return arr;

        int n = arr.length;
        int max = arr[0];
        // 寻找数组的最大值
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            if(max < arr[i])
                max = arr[i];
        }
        //创建大小为max的临时数组
        int[] temp = new int[max + 1];
        //统计元素i出现的次数
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            temp[arr[i]]++;
        }
        int k = 0;
        //把临时数组统计好的数据重写原数组
        for (int i = 0; i <= max; i++) {
            for (int j = temp[i]; j > 0; j--) {
                arr[k++] = i;
            }
        }
       
    }

上面的代码中，我们是根据 max 的大小来创建对应大小的数组，假如原数组只有10个元素，并且最小值为 min = 10000，最大值为 max = 10005，那我们创建 10005 + 1 大小的数组不是很吃亏，最大值与最小值的差值为 5，所以我们创建大小为6的临时数组就可以了。

也就是说，我们创建的临时数组大小 (max - min + 1)就可以了，然后在把 min作为偏移量。优化之后的代码如下所示：

void countSort(int* arr) {
        if(arr == null || arr.length < 2) return arr;
        
        int n = arr.length;
        int min = arr[0];
        int max = arr[0];
        // 寻找数组的最大值与最小值
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            if(max < arr[i])
                max = arr[i];
            if(min > arr[i])
                min = arr[i];
        }
        int d = max - min + 1;
        //创建大小为max的临时数组
        int[] temp = new int[d];
        //统计元素i出现的次数
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            temp[arr[i] - min]++;
        }
        int k = 0;
        //把临时数组统计好的数据汇总到原数组
        for (int i = 0; i < d; i++) {
            for (int j = temp[i]; j > 0; j--) {
                arr[k++] = i + min;
            }
        }
   
 }

3、算法分析

• 时间复杂度：O(n+k)
• 空间复杂度：O(k)
• 稳定性：稳定排序
• 非原地排序
  注：K表示临时数组的大小。