桶排序(BucketSort)

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本文详细介绍了桶排序的基本概念、代码实现、测试案例及遇到的问题，并分享了经验总结和后续任务安排。主要内容包括算法原理、数据生成、桶排序实现、测试代码、问题分析、经验总结和未来计划。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一. 目的与背景知识
进行桶排序练习。
桶排序按总体将数据进行分组若干，组内插入排序。组内元素通过链表连接。

二. 代码实现
调整数据生成类可以生成带小数位的浮点数。

        TestDataCreator(ArrayType nArrayType = PositiveArray){
            Sleep(1000);//暂停一秒，否则产生相同的随机种子
            srand((unsigned int)time(NULL));//产生一个随即种子
            DataType Tbase = DataType();//产生一个初始基准值。
            if (nSize == 0) return;
            switch (nArrayType){
            case PositiveArray:
                //正序数组，从前向后递增
                for (int i = 0; i < nSize; i++){
                    if (i != 0){
                        pArray[i] = pArray[i - 1] + GetRandomDigit(rand(), rand());
                    }
                    else{
                        pArray[i] = Tbase + GetRandomDigit(rand(), rand());
                    }
                }
                break;
            case NegativeArray:
                //逆序数组从后向前递增
                for (int i = nSize - 1; i >= 0; i--){
                    if (i != nSize - 1){
                        pArray[i] = pArray[i + 1] + GetRandomDigit(rand(), rand());
                    }
                    else{
                        pArray[i] = Tbase + GetRandomDigit(rand(), rand());
                    }
                }
                break;
            case RandomArray:
                //正序数组，从前向后递增
                for (int i = 0; i < nSize; i++){
                    pArray[i] = Tbase + GetRandomDigit(rand(), rand());
                }
                break;
            }
        };
        DataType GetRandomDigit(int RandLeft, int RoundRight=0){
            return RandLeft % (nSize + 1) + (RoundRight % (nSize + 1)) / (nSize + 1.1);
        }

桶排序实现代码

struct Node{ 
public:
    T keyValue; 
    Node<T>* next; 
    Node(){ keyValue = T(0); next = NULL; };
    ~Node(){};
};
        //桶排序
        void BucketSort(T testArray[], int nSize){
            LogInfo<T> log = LogInfo<T>();
            log.ShowState("原始数组为：");
            log.ShowArray(testArray, nSize);
            //一次遍历获取最大值
            T TMax = testArray[0];
            for (int i = 0; i < nSize; i++){
                if (testArray[i]>TMax){
                    TMax = testArray[i];
                }
            }
            int nNodes = (int)((TMax+3) / 3);
            Node<T>* nodeArray = new Node<T>[nNodes];
            Node<T>* CurNode;
            Node<T>* tmp;
            for (int i = 0; i < nSize; i++){
                CurNode = &nodeArray[(int)(testArray[i] / 3)];
                tmp = new Node<T>();
                tmp->keyValue = testArray[i];
                while (CurNode != NULL){
                    if (CurNode->next == NULL){
                        tmp->next=CurNode->next;
                        CurNode->next = tmp;
                        break;
                    }
                    else if (CurNode->next->keyValue > tmp->keyValue){
                        tmp->next = CurNode->next;
                        CurNode->next = tmp;
                        break;
                    }
                    else{
                        CurNode = CurNode->next;
                    }
                }
            }
            //将桶中数据放回数据原位置
            int j(0);
            for (int i = 0; i < nNodes; i++){
                CurNode = nodeArray[i].next;
                while (CurNode != NULL){
                    testArray[j++] = CurNode->keyValue;
                    CurNode = CurNode->next;
                }
            }
            log.ShowState("最终数组为：");
            log.ShowArray(testArray, nSize);
            delete[] nodeArray;
            if (CurNode != NULL){ delete CurNode; }
            if (tmp != NULL){ delete tmp; }
        }

测试代码

    using namespace Test;
    using namespace MyAlgorithm;
    using namespace std;

    LogInfo<double> log = LogInfo<double>();
    Sort<double> sortTest = Sort<double>();
    log.ShowState("测试桶排序");
    log.ShowLine();
    log.ShowState("测试正序数组========================");
    log.ShowLine();
    TestDataCreator<double, N_MAX> testArray = TestDataCreator<double, N_MAX>(PositiveArray);
    sortTest.BucketSort(testArray.GetArray(), testArray.GetSize());
    log.ShowState("测试降序数组========================");
    log.ShowLine();
    testArray = TestDataCreator<double, N_MAX>(NegativeArray);
    sortTest.BucketSort(testArray.GetArray(), testArray.GetSize());
    log.ShowState("测试随机数组========================");
    log.ShowLine();
    testArray = TestDataCreator<double, N_MAX>(RandomArray);
    sortTest.BucketSort(testArray.GetArray(), testArray.GetSize());
    int nWait;
    cin >> nWait;
    return 0;

结果输出
这里写图片描述

三. 遇到问题
1、链表结构的构造函数没有加空函数体，导致无效标识符
2、桶排序只查证存在链表这一种比较好的实现，其余实现存在问题。
3、无法产生浮点数。
4、保证桶至少有一个数据，否则报位置写错误。
5、没有释放指针，释放后由于SDL（安全开发声明周期检查）导致无法编译通过，报4703错误。
四. 经验总结
1、函数必须有函数体。
2、浮点数必须从整形做提升。
3、经常记得释放不用的指针对象。
4、桶排序的空间效率O((b+N)*2),算法稳定。时间效率O(N)。
5、桶排序依赖于假设数据均匀分布。桶排序是非常快的排序方式。
五. 后续任务
排序算法暂时告一段落，后续任务主要以算法导论为学习主导，学习算法分析。附加C++编程练习。
后续计划：
1、每周两篇算法导论练习，一篇C++基础练习。
2、练习算法导论，算法基础章节的练习题。
3、练习C++ primary plus 输出、输入和文件章节。
计划说明：
编程基础性东西，可以通过拔高产生问题，带着问题去学习，因此C++练习从后向前练习。
算法必须层层铺垫，提高自己算法分析方面的能力。因此必须从前向后练习。
六. 参考文献
1、算法导论
2、桶排序http://www.2cto.com/kf/201303/196090.html
3、经典排序算法 - 桶排序Bucket sorthttp://www.cnblogs.com/kkun/archive/2011/11/23/2260267.html