基数排序python

           一、基数排序介绍

基数排序（radix sort）属于“分配式排序”（distribution sort），又称“桶子法”（bucket sort）或bin sort，顾名思义，它是透过键值的部份资讯，将要排序的元素分配至某些“桶”中，藉以达到排序的作用，基数排序法是属于稳定性的排序。

多关键字排序：

       加入现在一个员工表，要求按照工资排序，年龄相同的员工按照年龄排序。

解决方法：

       先按照年龄进行排序，再按照工资进行排序

    二、基数排序的实例过程

举例：如对32，13，94，52，17，54，93排序，是否可以看作多关键字排序？

       可以，十位看作是第一关键字，个位看作是第二关键字。

排序过程：

第一步：按照个位分桶

按照个位数分好桶如下图：

 

第二步：从前往后依次输出：

第三步：按照十位数分桶

 第四步：出桶

 三、基数排序的Python代码实现

def radix_sort(li):
    """基数排序，装桶输出不做排序"""
    max_num=max(li)#最大值99->2，888->3，10000->5
    it=0
    #循环条件：如果10的it次方小于等于max_num
    while 10 ** it <=max_num:
        buckets=[[] for _ in range(10)] #生成10个桶
        for var in li:
            """
            取数字个位数的值：987%10 取余
            取数字十位数的值：（987//10)%10 取整再取余
            取数字百位数的值：（987//100)%10 对100取整再取余
            """
            digit=(var//10**it)%10
            buckets[digit].append(var)#分桶

        #分桶完成，将数据依次取出
        li.clear()
        for buc in buckets:
            li.extend(buc)  #将数据重新写回li

        it +=1


import random
li=list(range(100))
random.shuffle(li)
print(li)
radix_sort(li)
print(li)

运行结果：

[47, 51, 78, 93, 71, 70, 97, 73, 22, 30, 6, 87, 46, 86, 41, 54, 96, 57, 76, 60, 1, 20, 33, 81, 7, 0, 2, 42, 4, 32, 75, 69, 48, 13, 26, 63, 37, 25, 66, 80, 31, 67, 16, 82, 85, 88, 94, 50, 8, 98, 72, 89, 11, 56, 74, 65, 12, 52, 9, 36, 91, 23, 45, 84, 5, 34, 55, 95, 68, 24, 79, 44, 99, 3, 83, 35, 10, 59, 53, 62, 14, 49, 21, 15, 58, 38, 39, 92, 40, 77, 27, 43, 29, 18, 90, 64, 17, 61, 28, 19]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]

Process finished with exit code 0

四、基数排序的算法性能

时间复杂度：O(kn)，这里的k = log10n，而快速排序是O(nlog2n)。由此可见基数排序比快排要快。但是当数字范围越来越大，k越来越大时，效率会慢于快排。

　　空间复杂度：O(k+n)，基数排序空间上会消耗一个桶，空间消耗也是比较大的。因此最常用的还是快速排序和python自带的排序。

'''分析函数的写法'''
def list_to_buckets(li,base,iteration):
      """
        列表到桶
        :param li:
        :param base: 分的桶的个数
        :param iteration: 装桶是第几次迭代
        :return:
      """
      buckets = [[] for _ in range(base)]
      for number in li:
          digit = (number//(base ** iteration))%base
          buckets[digit].append(number)
      return buckets


def buckets_to_list(buckets):
    return [x for bucket in buckets for x in bucket]
    '''取到二维数组中的某个值'''
    # li = []
    # for bucket in buckets:
    #     for num in bucket:
    #         li.append(num)


def radix_sort(li,base=10):
    maxval=max(li)
    it=0
    while base **it <=maxval:
        li=buckets_to_list(list_to_buckets(li,base,it))
        it+=1
    return it


import random
li=[random.randint(0,100) for _ in range(10)]
random.shuffle(li)
s=radix_sort(li)
print(s)