第十六周项目1-基数排序

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 *Copyright(c++)2014 烟台大学计算机学院                
 *All rights reserved.                
 *文件名称:main.cpp        
 *作者:李宁                
 *完成日期:2015.12.14        
 *版本号:v1.0                
 *问题描述: 给定序列{57, 40, 38, 11, 13, 34, 48, 75, 6, 19, 9, 7},采用基数排序的算法,描述排序的过程
 
*/ 

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>
#define MAXE 20         //线性表中最多元素个数
#define MAXR 10         //基数的最大取值
#define MAXD 8          //关键字位数的最大取值
typedef struct node
{
    char data[MAXD];    //记录的关键字定义的字符串
    struct node *next;
} RecType;
void CreaLink(RecType *&p,char *a[],int n);
void DispLink(RecType *p);
void RadixSort(RecType *&p,int r,int d) //实现基数排序:*p为待排序序列链表指针,r为基数,d为关键字位数
{
    RecType *head[MAXR],*tail[MAXR],*t; //定义各链队的首尾指针
    int i,j,k;
    for (i=0; i<=d-1; i++)                  //从低位到高位循环
    {
        for (j=0; j<r; j++)                 //初始化各链队首、尾指针
            head[j]=tail[j]=NULL;
        while (p!=NULL)                 //对于原链表中每个结点循环
        {
            k=p->data[i]-'0';           //找第k个链队
            if (head[k]==NULL)          //进行分配
            {
                head[k]=p;
                tail[k]=p;
            }
            else
            {
                tail[k]->next=p;
                tail[k]=p;
            }
            p=p->next;                  //取下一个待排序的元素
        }
        p=NULL;                         //重新用p来收集所有结点
        for (j=0; j<r; j++)             //对于每一个链队循环
            if (head[j]!=NULL)          //进行收集
            {
                if (p==NULL)
                {
                    p=head[j];
                    t=tail[j];
                }
                else
                {
                    t->next=head[j];
                    t=tail[j];
                }
            }
        t->next=NULL;                   //最后一个结点的next域置NULL
        //以下的显示并非必要
        printf("  按%d位排序\t",i);
        DispLink(p);
    }
}
void CreateLink(RecType *&p,char a[MAXE][MAXD],int n)   //采用后插法产生链表
{
    int i;
    RecType *s,*t;
    for (i=0; i<n; i++)
    {
        s=(RecType *)malloc(sizeof(RecType));
        strcpy(s->data,a[i]);
        if (i==0)
        {
            p=s;
            t=s;
        }
        else
        {
            t->next=s;
            t=s;
        }
    }
    t->next=NULL;
}
void DispLink(RecType *p)   //输出链表
{
    while (p!=NULL)
    {
        printf("%c%c ",p->data[1],p->data[0]);
        p=p->next;
    }
    printf("\n");
}
int main()
{
    int n=10,r=10,d=2;
    int i,j,k;
    RecType *p;
    char a[MAXE][MAXD];
    int b[]= {75,23,98,44,57,12,29,64,38,82};
    for (i=0; i<n; i++)     //将b[i]转换成字符串
    {
        k=b[i];
        for (j=0; j<d; j++) //例如b[0]=75,转换后a[0][0]='7',a[0][1]='5'
        {
            a[i][j]=k%10+'0';
            k=k/10;
        }
        a[i][j]='\0';
    }
    CreateLink(p,a,n);
    printf("\n");
    printf("  初始关键字\t");        //输出初始关键字序列
    DispLink(p);
    RadixSort(p,10,2);
    printf("  最终结果\t");         //输出最终结果
    DispLink(p);
    printf("\n");
    return 0;
}


输出结果:

### 基数排序原理 基数排序(Radix Sort)属于分配式排序,也是一种非比较型整数排序算法。该方法通过将整数按位分割成不同数字,在每位上应用稳定排序算法进行排序[^2]。 对于给定的数据集 `{53, 3, 542, 748, 14, 214}` 进行升序排列时: #### LSD (Least Significant Digit First) 方法 LSD 法从最低有效位开始处理,逐步向更高位扩展直至最高位被处理完毕。每一轮仅关注当前位上的数值大小,并据此重新安排元素位置;当所有位都已完成相应轮次的操作后,则整个序列自然有序化。 #### MSD (Most Significant Digit First) 方法 MSD 则相反,先考虑最左端的数码再逐渐往右推进至最后一位为止。这种方式通常用于构建字典树等场景中更为合适一些。 在此处采用的是 **LSD** 方式的实现过程如下所示: --- ### Python 实现代码 ```python def counting_sort_for_radix(array, exp): n = len(array) output = [0] * n count = [0] * 10 for i in range(n): index = array[i] // exp count[index % 10] += 1 for i in range(1, 10): count[i] += count[i - 1] i = n - 1 while i >= 0: index = array[i] // exp output[count[index % 10] - 1] = array[i] count[index % 10] -= 1 i -= 1 for i in range(len(array)): array[i] = output[i] def radix_sort(arr): max_num = max(arr) exp = 1 while max_num // exp > 0: counting_sort_for_radix(arr, exp) exp *= 10 if __name__ == "__main__": data = [53, 3, 542, 748, 14, 214] print(f"原始数组: {data}") radix_sort(data) print(f"经过基数排序后的结果: {data}") ``` 上述程序展示了如何利用计数排序作为辅助手段来完成一次完整的基于 LSD 的基数排序流程。每次迭代都会针对某一位执行稳定的排序操作,从而确保最终得到的结果既保持了原有的相对顺序又实现了整体上的单调递增特性[^3]。
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