Поразрядная сортировка для списков

Поразрядная сортировка

Рассматриваемый ниже алгоритм существенно отличается от описанных ранее.

Во-первых, он совсем не использует сравнений сортируемых элементов.

Во-вторых, ключ, по которому происходит сортировка, необходимо разделить на части, разряды ключа. Например, слово можно разделить по буквам, число - по цифрам.

До сортировки необходимо знать два параметра: k и m, где

· k - количество разрядов в самом длинном ключе;

· m - разрядность данных: количество возможных значений разряда ключа.

При сортировке русских слов m = 33, так как буква может принимать не более 33 значений. Если в самом длинном слове 10 букв, k= 10.

Аналогично для шестнадцатеричных чисел m=16, если в качестве разряда брать цифру, и m=256, если использовать побайтовое деление.

Эти параметры нельзя изменять в процессе работы алгоритма. В этом - еще одно отличие метода от вышеописанных.

Предположим, что элементы линейного списка L есть k -разрядные десятичные числа, разрядность максимального числа известна заранее. Обозначим d(j,n) - j-ю справа цифру числа n, которую можно выразить как

d(j,n) = [ n /10 ^j-1 ] % 10

Пусть L0, L1,..., L9 - вспомогательные списки (карманы), вначале пустые. Поразрядная сортировка состоит из двух процессов, называемых распределением и сборкой и выполняемых для j=1,2,...,k.

Фаза распределения разносит элементы L по карманам: элементы li списка L последовательно добавляются в списки Lm, где m = d(j, li). Таким образом получаем десять списков, в каждом из которых j-е разряды чисел одинаковы и равны m.

Фаза сборки состоит в объединении списков L0, L1,..., L9 в общий список L = L0 => L1 => L2 =>... => L9.

Рассмотрим пример работы алгоритма на входном списке
0 => 8 => 12 => 56 => 7 => 26 => 44 => 97 => 2 => 37 => 4 => 3 => 3 => 45 => 10.

Максимальное число содержит две цифры, значит, разрядность данных k=2.

Первый проход, j=1.

Распределение по первой справа цифре:

L0: 0 => 10 // все числа с первой справа цифрой 0

L1: пусто

L2: 12 => 2

L3: 3 => 3

L4: 44 => 4

L5: 45

L6: 56 => 26

L7: 7 => 97 => 37

L8: 8

L9: пусто // все числа с первой справа цифрой 9

Cборка: соединяем списки Li один за другим

L: 0 => 10 => 12 => 2 => 3 => 3 =>44=>4 => 45 =>56 => 26 => 7 => 97 => 37 => 8

Второй проход, j=2.
Распределение по второй справа цифре:
L0: 0 => 2 => 3 => 3 => 4 => 7 => 8
L1: 10 => 12
L2: 26
L3: 37
L4: 44 => 45
L5: 56
L6: пусто
L7: пусто
L8: пусто
L9: 97

Cборка:
соединяем списки Li один за другим
L: 0 => 2 => 3 => 3 => 4 =>7 =>8 =>10 => 12 =>26 =>37 =>44 =>45 => 56 => 97

Число используемых карманов - количество возможных значений элемента списка.

Сортировку можно организовать так, чтобы не использовать дополнительной памяти для карманов, т.е. элементы списка не перемещать, а с помощью перестановки указателей присоединять их к тому или иному карману.

В представленной ниже программе функция radix_list реализует поразрядную сортировку связанного линейного списка (указатель l), в котором содержатся t -разрядные десятичные положительные числа, без использования дополнительной памяти;

Параметры head[i], tail[i] указывают соответственно на первый и на последний элементы кармана Li. При этом сами карманы являются "виртуальными", память под них не выделяется.

typedef struct slist_ { long val; struct slist_ *next; } slist; // функция сортировки возвращает указатель на начало отсортированного списка slist *radix_list(slist *l, int t) { // t - разрядность (максимальная длина числа) int i, j, d, m=1; slist *temp, *out, *head[10], *tail[10]; out=l; for (j=1; j<=t; j++) { for (i=0; i<=9; i++) head[i] = (tail[i]=NULL); while (l!= NULL) { d = ((int)(l->val/m))%(int)10; temp = tail[d]; if (head[d]==NULL) head[d] = l; else temp->next = l; temp = tail[d] = l; l = l->next; temp->next = NULL; } for (i=0; i<=9; i++) if (head[i]!= NULL) break; l = head[i]; temp = tail[i]; for (d=i+1; d<=9; d++) { if (head[d]!= NULL) { temp->next = head[d]; temp = tail[d]; } } m*=10; } return (out);}

Дата добавления: 2014-12-27