Wie schreibe ich einen Bucket-Sortieralgorithmus in Python?

Wie schreibe ich einen Bucket-Sortieralgorithmus in Python?

Einführung:
Bucket Sort ist ein nicht vergleichender Sortieralgorithmus. Sein Prinzip besteht darin, die zu sortierenden Elemente in verschiedene Buckets zu unterteilen, dann die Elemente in jedem Bucket zu sortieren und schließlich alle Buckets zu sortieren Sequenz, um das sortierte Ergebnis zu erhalten. Die Bucket-Sortierung eignet sich für Situationen, in denen die zu sortierenden Elemente innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen und gleichmäßig verteilt sind. Die zeitliche Komplexität beträgt O(n+k), n repräsentiert die Anzahl der zu sortierenden Elemente und k repräsentiert die Anzahl der Buckets.

Spezifische Schritte:

1. Bestimmen Sie den minimalen Mindestwert und den maximalen Höchstwert der zu sortierenden Elemente.
2. Berechnen Sie die Anzahl der Buckets. Die einfachste Methode besteht darin, den Bereich der sortierten Elemente entsprechend der Anzahl zu teilen Anzahl der zu teilenden Buckets;
3. Erstellen Sie Bucket_num, dargestellt durch Listen, und initialisieren Sie jeden Bucket als leere Liste.
4. Fügen Sie die zu sortierenden Elemente den entsprechenden Buckets hinzu In diesem Beispiel werden wir die Elemente durch (max_value-min_value+1) dividieren, dann runden und dann den Mindestwert subtrahieren, um den Index des Buckets zu erhalten. Leeren Sie den Eimer, und Sie können einen beliebigen Sortieralgorithmus verwenden.
5. Gießen Sie alle Eimer, um die sortierten Ergebnisse zu erhalten.
6. Code-Implementierung:

def bucket_sort(arr):
    min_value, max_value = min(arr), max(arr)
    bucket_num = len(arr)
    bucket_size = (max_value - min_value + 1) // bucket_num + 1  # 计算桶的大小，加1是为了包含最大值
    buckets = [[] for _ in range(bucket_num)]  # 创建桶

    # 将元素放入桶中
    for val in arr:
        index = (val - min_value) // bucket_size  # 计算桶的下标
        buckets[index].append(val)

    # 对每个桶中的元素进行排序
    for bucket in buckets:
        bucket.sort()

    # 将所有桶中的元素依次取出
    sorted_arr = []
    for bucket in buckets:
        sorted_arr.extend(bucket)

    return sorted_arr

Test:

arr = [4, 1, 9, 6, 3, 7, 5, 8, 2]
sorted_arr = bucket_sort(arr)
print(sorted_arr)  # 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

Zusammenfassung:

Bucket-Sortierung ist ein einfacher und effektiver Sortieralgorithmus, der eine lineare Zeitkomplexität erreichen kann, wenn die Elemente gleichmäßig verteilt sind. Der Nachteil der Bucket-Sortierung besteht jedoch darin, dass sie zusätzlichen Speicherplatz beansprucht, was bei großem Speicherverbrauch möglicherweise nicht anwendbar ist. In praktischen Anwendungen ist es entscheidend, einen geeigneten Sortieralgorithmus basierend auf der Verteilung der zu sortierenden Elemente auszuwählen.

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