排序算法之基數排序

參考：https://www.runoob.com/w3cnote_genre/algorithm

基數排序

基數排序是一種非比較型整數排序算法，其原理是將整數按位數切割成不同的數字，然后按每個位數分別比較。由於整數也可以表達字符串（比如名字或日期）和特定格式的浮點數，所以基數排序也不是只能使用於整數。

public int[] sort(int[] sourceArray) throws Exception {
    // 對 arr 進行拷貝，不改變參數內容
    int[] arr = Arrays.copyOf(sourceArray, sourceArray.length);

    int maxDigit = getMaxDigit(arr);
    return radixSort(arr, maxDigit);
}

/**
 * 獲取最高位數
 */
private int getMaxDigit(int[] arr) {
    int maxValue = getMaxValue(arr);
    return getNumLenght(maxValue);
}

private int getMaxValue(int[] arr) {
    int maxValue = arr[0];
    for (int value : arr) {
        if (maxValue < value) {
            maxValue = value;
        }
    }
    return maxValue;
}

protected int getNumLenght(long num) {
    if (num == 0) {
        return 1;
    }
    int lenght = 0;
    for (long temp = num; temp != 0; temp /= 10) {
        lenght++;
    }
    return lenght;
}

private int[] radixSort(int[] arr, int maxDigit) {
    int mod = 10;
    int dev = 1;

    for (int i = 0; i < maxDigit; i++, dev *= 10, mod *= 10) {
        // 考慮負數的情況，這里擴展一倍隊列數，其中 [0-9]對應負數，[10-19]對應正數 (bucket + 10)
        int[][] counter = new int[mod * 2][0];

        for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
            int bucket = ((arr[j] % mod) / dev) + mod;
            counter[bucket] = arrayAppend(counter[bucket], arr[j]);
        }

        int pos = 0;
        for (int[] bucket : counter) {
            for (int value : bucket) {
                arr[pos++] = value;
            }
        }
    }

    return arr;
}

/**
 * 自動擴容，並保存數據
 *
 * @param arr
 * @param value
 */
private int[] arrayAppend(int[] arr, int value) {
    arr = Arrays.copyOf(arr, arr.length + 1);
    arr[arr.length - 1] = value;
    return arr;
}