对C中的结构数组使用基数排序/计数排序？答案

【问题标题】：Using radix sort/counting sort for array of structs in C?对C中的结构数组使用基数排序/计数排序？
【发布时间】：2015-07-19 19:49:24
【问题描述】：

我有一个包含 uint32_t 类型的结构数组。知道数组的最大值和最小值后，我想实现计数排序或基数排序以根据 uint32_t 对数组进行排序。值的范围可能非常大。我不知道如何对结构数组而不是整数进行排序。或者有没有更好的算法来进行这种排序？谢谢！

【问题讨论】：

首先：使用包含 int 的结构实现更简单的排序，例如冒泡排序。一旦你弄清楚如何做到这一点，你就可以继续进行基数排序。不要试图一步完成所有事情。
如果您的结构中包含除 uint32_t 之外的其他成员，您希望将其用作排序键，那么标准计数排序是不可能的，因为它依赖于具有相同值的整数的不可区分性.如您所说，如果值的范围很大，那么无论如何计数排序可能都是一个坏主意，因为它在时间和内存中按 O(R+N) 缩放，其中 R 是 range正在排序的值。

标签： c arrays struct radix-sort counting-sort

【解决方案1】：

一次对 32 位整数的一个字节进行计数基数排序（请注意，这必须首先执行最低有效字节，最后才是最高有效字节）。对数组进行排序需要 4 次排序。对于基数排序的每次传递，您都需要第二个数组来移入/移出。

通过使用 4（每个 32 位整数有 4 个字节）x 256（每个字节有 256 个可能值）的索引矩阵（最初这些是计数，但转换为索引），填充在矩阵中只通过一次数组。

因此，使用基于 32 位整数值的 4 个字节的计数/基数排序，结构数组总共有 5 次读取传递和 4 次写入传递。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果使用qsort，需要提供比较功能，像这样

struct Foo
{ 
   uint32_t index;
   other stuff;
}


int compareMyType (const void * a_, const void * b_)
{
  const Foo* a = a_;
  const Foo* b = b_;

  if ( a->index <  b->index ) return -1;
  if ( a->index == b->index ) return 0;
  if ( a->index >  b->index ) return 1;
}

Foo foos[100];
qsort(foos,100,compareMyType );

对于整数，基数排序可能更快，但如果您真的关心效率，您不会对结构数组进行排序，而是对结构指针数组进行排序，因为在复制数据时会产生大量开销。

【讨论】：

感谢您的回答！我确实实现了带有比较功能的 qsort。但是如何实现基数排序来对指针数组进行排序呢？
在基数排序中，您创建 N 个 bin，然后循环遍历数组并将每个元素放入其中一个 bin（基于您要排序的数字），然后将这些 bin 重新合并在一起。对每个数字重复此操作，直到完成。在您的情况下，不是将 integer 放入 bin 中，而是将 pointer 放入 bin 中。