java實現桶排序

桶排序是指：將待排序數組中的元素划分為多個桶（范圍段），對每個桶分別進行排序，將多個桶組合即為排序結果。

桶排序的時間復雜度為O(n + c),  其中n為待排序數據量，c = n * (logn - logm), m為桶的個數。極端情況下，當桶的個數與數據量相等時，桶排序時間復雜度為O(n)。

看一些博客里寫道桶排序是穩定排序，另一些博客則說是非穩定排序。實際上，桶排序的穩定性取決於桶內排序所使用的算法，若使用插入排序，則是穩定排序，若使用快排，則是非穩定排序。

import java.util.Arrays;

public class BucketSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0};
        bucketSort(array);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }

    public static void bucketSort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length == 0) {
            return;
        }
        int len = arr.length;
        // 根據原始序列的長度，設置桶的數量。這里假設每個桶放最多放4個元素
        int bucketCount = len / 4;
        // 遍歷原始序列，找出最大值和最小值
        int min = 0, max = 0;
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (arr[i] > max) {
                max = arr[i];
            } else if (arr[i] < min) {
                min = arr[i];
            }
        }
        // 每個桶的數值范圍
        int range = (max - min + 1) / bucketCount;
        int[][] buckets = new int[bucketCount][];
        // 遍歷原始序列
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            int val = arr[i];
            // 計算當前值屬於哪個桶
            int bucketIndex = (int) Math.floor((val - min) / range);
            // 向桶中添加元素
            buckets[bucketIndex] = appendItem(buckets[bucketIndex], val);
        }
        // 最后合並所有的桶
        int k = 0;
        for (int[] b : buckets) {
            if (b != null) {
                for (int i = 0; i < b.length; i++) {
                    arr[k++] = b[i];
                }
            }
        }
    }

    private static int[] appendItem(int[] bucketArr, int val) {
        if (bucketArr == null || bucketArr.length == 0) {
            return new int[]{val};
        }
        // 拷貝一下原來桶的序列，並增加一位
        int[] arr = Arrays.copyOf(bucketArr, bucketArr.length + 1);
        // 這里使用插入排序，將新的值val插入到序列中
        int i;
        for (i = arr.length - 2; i >= 0 && arr[i] > val; i--) {
            // 從新序列arr的倒數第二位開始向前遍歷（倒數第一位是新增加的空位，還沒有值）
            // 如果當前序列值大於val，那么向后移位
            arr[i + 1] = arr[i];
        }
        arr[i + 1] = val;
        return arr;
    }
}