C++用連結串列實現一個箱子排序附原始碼詳解
01 箱子排序
1.1 什麼是分配排序？
分配排序的基本思想：排序過程無須比較關鍵字，而是通過"分配"和"收集"過程來實現排序.它們的時間複雜度可達到線性階：O(n)。
1.2 什麼是箱子排序？
箱子排序是分配排序的一種，箱子排序也稱桶排序(Bucket Sort)，其基本思想是：設定若干個箱子，依次掃描待排序的記錄 R[0]，R[1]，…，R[n-1]，把關鍵字等於 k 的記錄全都裝入到第 k 個箱子裡(分配)，然後按序號依次將各非空的箱子首尾連線起來(收集)。
比如，要將一個班的同學按分數排序，分數範圍是0-100分。需設定 101 個"箱子"（R[0]，R[1]，…，R[100]），排序時依次將每個同學按分數放入相應的箱子裡，然後依次將這些箱子首尾相接，就得到了按分數遞增序排列的一個班的同學。
1.3 關於箱子個數
箱排序中，箱子的個數取決於關鍵字的取值範圍。
若關鍵字的取值範圍是0到m-1的整數，則必須設定 m 個箱子。因此箱排序要求關鍵字的型別是有限型別，否則可能要無限個箱子。
02 連結串列實現箱子排序
一般情況下每個箱子中存放多少個關鍵字相同的記錄是無法預料的，故箱子的型別應設計成連結串列為宜。
我們現在來講解一個簡單的例子，以便來讓大家更好了解這個過程。
2.1 example
下面是一個學生連結串列。為了更好說明問題，我們簡化了學生的儲存結構。每個學生節點儲存一個字元，表示學生的姓名，再存一個數字，表示學生的分數。分數範圍為0-5。
2.2 箱子排序的步驟
有了上面的輸入連結串列以後。我們採用以下步驟進行箱子排序：
1） 逐個刪除輸入連結串列的節點，然後把刪除的節點分配到相應的箱子中。
2） 把每個箱子中的元素收集並連結起來，使其成為一個有序連結串列。
比如上面的輸入連結串列，我們要做的是：
1） 連續刪除連結串列的首元素，並將其插入到相對應箱子的連結串列頭部。
2） 從最後一個箱子開始，逐個刪除每個箱子的元素，並將其插入一個初始為空的連結串列的頭部。
如下圖所示：
那麼排序好的連結串列如下：
03 動手寫程式碼
3.1 studentRecord結構體
先來看看程式碼：
1struct studentRecord
2{
3int score;
4string name;
5
6studentRecord() {}
7studentRecord(int theScore, string theName) :score(theScore), name(theName) {}
8
9int operator != (const studentRecord & x) const
10{
11return (score != x.score);
12}
13operator int() const { return score; }
14};
在studentRecord這個結構體裡面，我們過載了 != 這個運算子，以便用於比較等操作。還過載了int()運算子，這樣一來，藉助int()轉換符就可以直接對學生結構體進行+-*/等操作了。
3.2 箱子排序程式碼
還是先看看程式碼吧。
1void binSort(chain<studentRecord> & theChain, int range)
2{
3chain<studentRecord> * bin = new chain<studentRecord>[range + 1];// 0 to range
4int numberOfElements = theChain.size();
5
6for (int i = 0; i < numberOfElements; i++)
7{
8studentRecord record = theChain.get(0);
9theChain.erase(0);
10
11bin[record.score].insert(0, record);
12}
13for (int j = range; j >= 0; j--)
14{
15while (!bin[j].empty())
16{
17studentRecord record = bin[j].get(0);
18bin[j].erase(0);
19theChain.insert(0, record);
20}
21}
22
23delete[] bin;
24}
該函式只有兩個引數，一個是學生連結串列。還有一個是排序範圍（設定為0~range）。函式主體就是按部就班的進行上面所說的兩步操作了。這裡的chain連結串列是事先封裝好的一個類。
04 完整程式碼
貼上一個完整的程式碼：
1#include <iostream>
2#include <string>
3#include <time.h>
4#include <stdlib.h>
5#include "../03_線性表_鏈式描述/chain.h"
6#include "../03_線性表_鏈式描述/chain.cpp"
7
8using std::cout;
9using std::cin;
10using std::endl;
11using std::string;
12
13struct studentRecord
14{
15int score;
16string name;
17
18studentRecord() {}
19studentRecord(int theScore, string theName) :score(theScore), name(theName) {}
20
21int operator != (const studentRecord & x) const
22{
23return (score != x.score);
24}
25operator int() const { return score; }
26};
27
28//override out
29ostream & operator<<(ostream & out, const studentRecord & x)
30{
31out << x.name << "" << x.score << endl;
32return out;
33}
34
35void binSort(chain<studentRecord> & theChain, int range)
36{
37chain<studentRecord> * bin = new chain<studentRecord>[range + 1];// 0 to range
38int numberOfElements = theChain.size();
39
40for (int i = 0; i < numberOfElements; i++)
41{
42studentRecord record = theChain.get(0);
43theChain.erase(0);
44
45bin[record.score].insert(0, record);
46}
47for (int j = range; j >= 0; j--)
48{
49while (!bin[j].empty())
50{
51studentRecord record = bin[j].get(0);
52bin[j].erase(0);
53theChain.insert(0, record);
54}
55}
56
57delete[] bin;
58}
59
60int main()
61{
62srand(time(0));
63chain<studentRecord> students;
64studentRecord someOne;
65for (int i = 0; i < 100; i++)
66{
67char Name = i % 26 + 'A';
68someOne.name = Name;
69someOne.score = rand() % 101;
70students.insert(0, someOne);
71}
72
73binSort(students, 100);
74cout << "";
75students.output(cout);
76
77cin.get();
78
79return 0;
80}
最後貼上一張執行效果：
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