在不使用动态内存分配的情况下实现桶排序和计数排序

Question

我正在练习 C++ 中的排序算法，我应该在不使用向量的情况下实现这些算法。所以未排序的数组大小可以在开头#define ARR_SIZE 25 决定，元素是从均匀分布的随机数中选择的。

void Sorters::InitializeArray()
{
for (int i = 0; i < ARR_SIZE; i++) {
    arr[i] = uniformRandom.RandomlyDistribute(LOWER_ARRAY_LIMIT, UPPER_ARRAY_LIMIT);
    }
}

随机数的下限是#define LOWER_ARRAY_LIMIT 0，上限是#define UPPER_ARRAY_LIMIT 200。我实现了一个冒泡排序，即

void Sorters::BubbleSort(int arr[], int arraySize)
{
for (int k = 0; k < arraySize; k++)
    for (int i = 0; i < arraySize - k - 1; i++)
        if (arr[i] > arr[i + 1]) {
            temporaryVal = arr[i];
            arr[i] = arr[i + 1];
            arr[i + 1] = temporaryVal;
        }
}

但是，我在使用桶排序和计数排序时遇到了麻烦。我该如何实施它们？在桶排序中，我将如何确定每个桶的大小，因为它不是动态的？谢谢。

Answer 1

桶排序：

您可以就地进行桶排序，因此无需分配额外的空间。只需根据二进制表示进行桶排序。伪代码如下：

bucket_sort_int(arr, lower, upper, bit):
    if bit == -1:
        return
    
    l, u = lower, upper
    while l < u:
        if ~bitmask(bit) & arr[l]:
            l++
        else if bitmask(bit) & arr[u]:
            u--
        else:
            arr[l], arr[u] = arr[u], arr[l]
            l++
            u--

    bucket_sort_int(arr, lower, u, bit - 1)
    bucket_sort_int(arr, u + 1, upper, bit - 1)

bucket_sort(arr):
    bucket_sort_int(arr, 0, len(arr) - 1, sizeof(arr[0]) * 8 - 1)

基本上只需按最高有效位对数组进行分区，按下一个最高有效位对每个分区进行排序，然后递归应用此操作，直到对整个数组进行排序。

计数排序：
arr 中可能值的范围无论如何都需要事先知道。所以无论如何都不需要使用动态数组。只需使用预定义长度的全局数组和标准算法即可。