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            (神犇看到這個不要鄙視啊啊……饒了本沙茶啊啊……)

            剛才本沙茶在看后綴數(shù)組(還木有看完)的時候,里面的那個基數(shù)排序?qū)懛ǜ鞣N看不懂……

            后來到網(wǎng)上一看才發(fā)現(xiàn)這是一種極其神犇的基數(shù)排序算法,它不需要任何鏈式或類鏈式結(jié)構(gòu),也不需要在每次排序后都把所有元素按照本次排序的結(jié)果重新?lián)Q位置(其實這樣是相當耗時間的,尤其是字符串排序的時候,因為復(fù)制一個字符串的時間復(fù)雜度取決于它的長度),只需要存儲每個元素在每次排序之后的“相對下標”即可。

            【1】先考慮這樣一個問題:對一個含N個元素,每個元素值的范圍為[0..SZ-1]的整數(shù)序列進行計數(shù)排序(第一關(guān)鍵字為字符,第二關(guān)鍵字為下標),并且在排序后求出ord[0..N-1]數(shù)組:ord[i]表示排在第i位的元素在排序前的下標。要求這個算法中不能使用任何鏈式或類鏈式結(jié)構(gòu)(鏈表、Dancing Links、vector等)。

            設(shè)立數(shù)組S,S[i]表示值為i的元素的個數(shù)。求S[i]可在O(N)時間內(nèi)求出(一般地,還要用O(SZ)的時間進行初始化)。再設(shè)立數(shù)組S0(在實現(xiàn)的時候,可以直接用S來存儲S0的值),S0[i]=∑S[0..i](也就是值不大于i的元素的個數(shù)),求S0只需要在S的基礎(chǔ)上用O(SZ)時間即可。然后可以得到一個重要的性質(zhì):對于任意i(0<=i<SZ),原序列中的所有值為i的元素,按照其下標從小到大,其名次(或者說是序號,排序前下標為i的元素的名次記為rank[i],下同)依次為S0[i-1]..S0[i]-1(i=0時,為0..S0[i]-1,這里認為名次從0開始),這樣,只要在求出S0以后用O(N)時間掃描一遍原序列,每掃描到一個值為i的元素,立刻可以從S0中獲得其名次,同時將S0[i]的值加1,掃描完后所有的元素以后即得出了rank[0..N-1]。然后,ord與rank其實是互逆的(因為ord[i]=j等價于rank[j]=i),因此求出了rank以后可以在O(N)時間內(nèi)求出ord(當然,根據(jù)ord[rank[i]]=i這一性質(zhì),可以在掃描過程中不求rank而直接求ord)。不過,在掃描這一步,更好的方法是倒序掃描,這樣在掃描到一個值為i的元素之后,可以不動用S[i-1](這個當i=0時還要特判,比較麻煩),直接調(diào)用S[i]的值(當然要先將S[i]減1),就是該元素的名次了。
            很明顯,該算法的時間復(fù)雜度為O(2SZ+2N)(如果不求rank直接求ord的話)=O(N),且唯一用到的輔助空間就是S(前面已經(jīng)說過了,直接在S上存儲S0,不單獨設(shè)S0),故空間復(fù)雜度也是線性的,沒有用到鏈式或類鏈式結(jié)構(gòu)。

            【2】然后來解決基數(shù)排序的問題。假設(shè)這里是對字符串進行基數(shù)排序(注意,各元素的長度可能不相等,此時排序的總位數(shù)L應(yīng)取所有元素長度的最大值,且排序過程中遇到不足位數(shù)的元素要特判:對該元素的該位記為@,@是一個比字符集中的所有字符都小的字符,其在字符集中名次為0,所有實際在字符集中的元素的名次為1..SZ,這樣總的字符個數(shù)就是SZ+1,在寫代碼的時候要注意),從最后一位(第L-1位)開始一位一位排序,直至第0位,中間每次排序的過程實質(zhì)上就是像【1】這樣的計數(shù)排序。

            按照本沙茶以前的方法,每進行一位的排序后就要將所有元素重新調(diào)換位置(也就是構(gòu)造一個新的序列代替原來的序列,原序列的下標為i的元素在新序列中下標為rank[i]),但這樣的時間開銷很大(前面已經(jīng)說過了)。更好的方法是在整個排序過程中,序列的各個元素的下標都不變,但每位排序后,序列有一個“相對下標”,相對下標為i的元素就是此次排序中排在第i位的元素(即ord[i]),這樣在每次排序時,只要操縱各元素的上一位相對下標即可(在求S的時候不用相對下標,因為S的值是由個數(shù)決定的,與順序無關(guān),但是在求本位的ord的時候,倒序掃描序列其實是倒序掃描相對下標的序列,即掃描到下標為i,實際指的是相對下標為i,即ord[i]),注意一開始所有元素的相對下標與下標相等,即ord[i]=i。這樣就不需要調(diào)換位置了,只需要ord就行了。

            最后總時間復(fù)雜度顯然是O(NL)的。

            代碼(對于字符串進行基數(shù)排序,這里假設(shè)字符串只含小寫字母,注意這里的SZ是27而不是26,因為有@的存在):
            #include <iostream>
            #include 
            <stdio.h>
            #include 
            <string.h>
            using namespace std;
            #define re(i, n) for (int i=0; i<n; i++)
            #define re2(i, l, r) for (int i=l; i<r; i++)
            #define rre(i, n) for (int i=n-1; i>=0; i--)
            const int MAXN = 100000, MAXLEN = 101, SZ = 27;
            int n, L0[MAXN], ord[MAXN], tmp[MAXN], S[SZ];
            char A[MAXN][MAXLEN];
            void init()
            {
                scanf(
            "%d"&n);
                re(i, n) scanf(
            "%s", A[i]);
            }
            void solve()
            {
                
            int L = 0;
                re(i, n) {
                    L0[i] 
            = strlen(A[i]); ord[i] = i;
                    
            if (L0[i] > L) L = L0[i];
                }
                rre(j, L) {
                    re(i, SZ) S[i] 
            = 0;
                    re(i, n) S[L0[i] 
            > j ? A[i][j] - 96 : 0]++;
                    re2(i, 
            1, SZ) S[i] += S[i - 1];
                    rre(i, n) tmp[
            --S[L0[ord[i]] > j ? A[ord[i]][j] - 96 : 0]] = ord[i];
                    re(i, n) ord[i] 
            = tmp[i];
                }
            }
            void pri()
            {
                re(i, n) puts(A[ord[i]]);
            }
            int main()
            {
                init();
                solve();
                pri();
                
            return 0;
            }
            最后,Orz一下這個無比神犇的算法!!!

            Feedback

            # re: 基數(shù)排序的O(NL)算法  回復(fù)  更多評論   

            2012-01-29 19:31 by zyn.cpp
            這個好像叫做計數(shù)排序吧。算法導(dǎo)論上講的三種O(N)的排序方法之一。

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