? 书中第五章部分程序，包括在加上自己补充的代码，字符串高位优先排序（美国国旗排序）
● 美国国旗排序
1 package package01;
2
3 import edu.princeton.cs.algs4.StdIn;
4 import edu.princeton.cs.algs4.StdOut;
5 import edu.princeton.cs.algs4.Stack;
6
7 public class class01
8 {
9 private static final int BITS_PER_BYTE = 8;
10 private static final int BITS_PER_INT = 32;
11 private static final int R = 256;
12 private static final int CUTOFF = 15;
13
14 private class01() {}
15
16 public static void sort(String[] a)
17 {
18 sortKernel(a, 0, a.length - 1);
19 }
20
21 public static void sortKernel(String[] a, int lo, int hi)
22 {
23 Stack<Integer> st = new Stack<Integer>();
24 int[] first = new int[R + 2], next = new int[R + 2];
25 int d = 0;
26 for (st.push(lo), st.push(hi), st.push(d); !st.isEmpty();)
27 {
28 d = st.pop(); hi = st.pop(); lo = st.pop();
29 if (hi <= lo + CUTOFF)
30 {
31 insertion(a, lo, hi, d);
32 continue;
33 }
34 for (int i = lo; i <= hi; i++) // 以字符串的第 d 位进行统计
35 first[charAt(a[i], d) + 2]++;
36 first[0] = lo; // 前部垫起
37 for (int c = 0; c <= R; c++) // 前缀和与子问题分配
38 {
39 first[c + 1] += first[c];
40 if (c > 0 && first[c + 1] - 1 > first[c]) // 存在至少 2 个第 d 位为 c 的字符串，注意排除 c == 0 的情况
41 {
42 st.push(first[c]); // 添加子问题，对第 d 位为 c 的所有字符串关于第 d+1 位进行排序
43 st.push(first[c + 1] - 1);
44 st.push(d + 1);
45 }
46 }
47 for (int c = 0; c < R + 2; c++) // 拷贝 first 到 next 中，next 用于搬运字符串过程中的变化索引
48 next[c] = first[c];
49 for (int k = lo; k <= hi; k++) // 搬运字符串到指定位置，循环将 a[k] 作为交换的临时位置
50 {
51 int c = charAt(a[k], d) + 1; // 取 a[k] 的第 d 位的下一个字符
52 for (; first[c] > k; c = charAt(a[k], d) + 1) // 只要 c 出现的位置排在 k 后面，就交换 a[k] 和 a[next[c]]，并且 next[c]向后移一个位置
53 exch(a, k, next[c]++);
54 next[c]++; // 全部移完了，next[c] 再自增 1，表示 c 开头的索引已经等于 first[c+1]，避免重复排序
55 }
56 for (int c = 0; c < R + 2; c++) // 清除 first 和 next
57 first[c] = next[c] = 0;
58 }
59 }
60
61 private static void insertion(String[] a, int lo, int hi, int d)
62 {
63 for (int i = lo; i <= hi; i++)
64 {
65 for (int j = i; j > lo && less(a[j], a[j - 1], d); j--)
66 exch(a, j, j - 1);
67 }
68 }
69
70 private static int charAt(String s, int d)
71 {
72 assert d >= 0 && d <= s.length();
73 if (d == s.length())
74 return -1;
75 return s.charAt(d);
76 }
77
78 private static void exch(String[] a, int i, int j)
79 {
80 String temp = a[i];
81 a[i] = a[j];
82 a[j] = temp;
83 }
84
85 private static boolean less(String v, String w, int d)
86 {
87 assert v.substring(0, d).equals(w.substring(0, d));
88 for (int i = d; i < Math.min(v.length(), w.length()); i++)
89 {
90 if (v.charAt(i) == w.charAt(i))
91 continue;
92 return v.charAt(i) < w.charAt(i);
93 }
94 return v.length() < w.length();
95 }
96
97 public static void sort(int[] a) // 数组排序
98 {
99 sortKernel(a, 0, a.length - 1);
100 }
101
102 private static void sortKernel(int[] a, int lo, int hi)
103 {
104 Stack<Integer> st = new Stack<Integer>();
105 int[] first = new int[R + 1], next = new int[R + 1];
106 int mask = R - 1, d = 0;
107 for (st.push(lo), st.push(hi), st.push(d); !st.isEmpty();)
108 {
109 d = st.pop(); hi = st.pop(); lo = st.pop();
110 if (hi <= lo + CUTOFF)
111 {
112 insertion(a, lo, hi, d);
113 continue;
114 }
115 int shift = BITS_PER_INT - BITS_PER_BYTE * (d + 1); // 取从左往右的第 d 字节
116 for (int i = lo; i <= hi; i++)
117 first[((a[i] >> shift) & mask) + 1]++;
118 first[0] = lo;
119 for (int c = 0; c < R; c++)
120 {
121 first[c + 1] += first[c];
122 if (d < 3 && first[c + 1] - 1 > first[c]) // c > 0 条件改为，当前字节不是最低字节
123 {
124 st.push(first[c]);
125 st.push(first[c + 1] - 1);
126 st.push(d + 1);
127 }
128 }
129 for (int c = 0; c < R + 1; c++)
130 next[c] = first[c];
131 for (int k = lo; k <= hi; k++)
132 {
133 int c = (a[k] >> shift) & mask;
134 for (; first[c] > k; c = (a[k] >> shift) & mask)
135 exch(a, k, next[c]++);
136 next[c]++;
137 }
138 for (int c = 0; c < R + 1; c++)
139 first[c] = next[c] = 0;
140 }
141 }
142
143 private static void insertion(int[] a, int lo, int hi, int d)
144 {
145 for (int i = lo; i <= hi; i++)
146 {
147 for (int j = i; j > lo && less(a[j], a[j - 1], d); j--)
148 exch(a, j, j - 1);
149 }
150 }
151
152 private static void exch(int[] a, int i, int j)
153 {
154 int temp = a[i];
155 a[i] = a[j];
156 a[j] = temp;
157 }
158
159 private static boolean less(int v, int w, int d)
160 {
161 int mask = R - 1;
162 for (int i = d; i < 4; i++)
163 {
164 int shift = BITS_PER_INT - BITS_PER_BYTE * (i + 1);
165 int a = (v >> shift) & mask, b = (w >> shift) & mask;
166 if (a == b)
167 continue;
168 return a < b;
169 }
170 return false;
171 }
172
173 public static void main(String[] args)
174 {
175 if (args.length > 0 && args[0].equals("int"))
176 {
177 int[] a = StdIn.readAllInts();
178 sort(a);
179
180 for (int i = 0; i < a.length; i++)
181 StdOut.println(a[i]);
182 }
183 else
184 {
185 String[] a = StdIn.readAllStrings();
186 sort(a);
187
188 for (int i = 0; i < a.length; i++)
189 StdOut.println(a[i]);
190 }
191 }
192 }
● 美国国旗排序 2
1 package package01;
2
3 import edu.princeton.cs.algs4.StdIn;
4 import edu.princeton.cs.algs4.StdOut;
5 import edu.princeton.cs.algs4.Stack;
6
7 public class class01
8 {
9 private static final int R = 256;
10 private static final int CUTOFF = 15;
11
12 private class01() {}
13
14 public static void sort(String[] a)
15 {
16 sortKernel(a, 0, a.length - 1);
17 }
18
19 public static void sortKernel(String[] a, int lo, int hi)
20 {
21 Stack<Integer> st = new Stack<Integer>();
22 int[] count = new int[R + 1];
23 int d = 0;
24 for (st.push(lo), st.push(hi), st.push(d); !st.isEmpty();)
25 {
26 d = st.pop(); hi = st.pop(); lo = st.pop();
27 if (hi <= lo + CUTOFF)
28 {
29 insertion(a, lo, hi, d);
30 continue;
31 }
32 for (int i = lo; i <= hi; i++)
33 count[charAt(a[i], d) + 1]++;
34 count[0] += lo;
35 for (int c = 0; c < R; c++)
36 {
37 count[c + 1] += count[c]; // count[c] 表示键值不大于 c 的元素个数（相当于字符 c+1 起始位置先前 1 格）
38 if (c > 0 && count[c + 1] - 1 > count[c])
39 {
40 st.push(count[c]);
41 st.push(count[c + 1] - 1);
42 st.push(d + 1);
43 }
44 }
45 for (int r = hi; r >= lo; r--) // r 从后向前
46 {
47 int c = charAt(a[r], d) + 1;
48 for (; r >= lo && count[c] - 1 <= r;)
49 {
50 if (count[c] - 1 == r)
51 count[c]--;
52 r--;
53 if (r >= lo)
54 c = charAt(a[r], d) + 1;
55 }
56 if (r < lo) // r 已经降到 lo 以下，调整完成
57 break;
58 for (count[c]--; count[c] != r; c = charAt(a[r], d) + 1, count[c]--)
59 exch(a, r, count[c]);
60 }
61 }
62 for (int c = 0; c < R + 1; c++) // 清除 count
63 count[c] = 0;
64 }
65
66 private static void insertion(String[] a, int lo, int hi, int d)
67 {
68 for (int i = lo; i <= hi; i++)
69 {
70 for (int j = i; j > lo && less(a[j], a[j - 1], d); j--)
71 exch(a, j, j - 1);
72 }
73 }
74
75 private static int charAt(String s, int d)
76 {
77 assert d >= 0 && d <= s.length();
78 if (d == s.length())
79 return -1;
80 return s.charAt(d);
81 }
82
83 private static void exch(String[] a, int i, int j)
84 {
85 String temp = a[i];
86 a[i] = a[j];
87 a[j] = temp;
88 }
89
90 private static boolean less(String v, String w, int d)
91 {
92 assert v.substring(0, d).equals(w.substring(0, d));
93 for (int i = d; i < Math.min(v.length(), w.length()); i++)
94 {
95 if (v.charAt(i) == w.charAt(i))
96 continue;
97 return v.charAt(i) < w.charAt(i);
98 }
99 return v.length() < w.length();
100 }
101
102 public static void main(String[] args)
103 {
104 String[] a = StdIn.readAllStrings();
105 sort(a);
106
107 for (int i = 0; i < a.length; i++)
108 StdOut.println(a[i]);
109 }
110 }
原文地址：https://www.cnblogs.com/cuancuancuanhao/p/9869279.html
时间： 2024-10-08 14:36:46