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先说说基数排序的思想：
基数排序是非比较型的排序算法，其原理是将整数按位数切割成不同的数字，然后按每个位数分别比较。
将所有待比较数值（正整数）统一为同样的数位长度，数位较短的数前面补零。然后，从最低位开始，依次进行一次排序。在每一次排序中，按照当前位把数组元素放到对应
的桶当中，然后把桶0到桶9中的元素按先进先出的方式放回数组中。这样从最低位排序一直到最高位排序完成以后, 数列就变成一个有序序列。
这个版本的基数排序RadixSort（L，max）较RadixSort（L）不同的是需要输入待排序列最大数的位数。因为RadixSort（L）最大数位在程序中已经计算过了，因为需要计算最大数，所以需要对待排链表最开始循环一次，所以RadixSort（L，max）速度比RadixSort（L）稍快。
这篇博客包括4个文件，两个头文件RadixSort.h和fatal.h，一个库函数RadixSort.c，和一个测试文件Test_Radix_Sort.c
头文件fatal.h:
1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #define Error(Str) FatalError(Str) 4 #define FatalError(Str) fprintf(stderr, "%s\n", Str), exit(1);
头文件RadixSort.h：
1 typedef int ElementType; 2 #ifndef RADIX_SORT_H 3 #define RADIX_SORT_H 4 5 #include<stdbool.h> 6 #define ListEmpty -2 7 8 struct Node; 9 typedef struct Node *PtrToNode; 10 typedef PtrToNode List; 11 typedef PtrToNode Position; 12 13 List MakeEmpty(List L); 14 bool IsEmpty(List L); 15 bool IsLast(Position P, List L); 16 Position Header(List L); 17 Position Advance(Position P); 18 ElementType Retrieve(Position P); 19 void DeleteList(List L); 20 void PrintList(const List L); 21 void Insert(ElementType X, List L, Position P); 22 void MoveNode(List L1, List L2);//将表L2中的头节点移动成为L1的尾节点 23 void RadixSort(List L,int max);//最终基数排序函数，输入链表L，将L排序得到新的排序链表L,其中max是待排元素最高有多少位 24 #endif // !RADIX_SORT_H
其中RadixSort是最终排序函数，调用它即可排序。
库函数RadixSort.c
1 #include "RadixSort.h"
2 #include<stdio.h>
3 #include<stdlib.h>
4 #include<malloc.h>
5 #include<math.h>
6 #include"fatal.h"
7 struct Node
8 {
9 ElementType Element;
10 Position Next;
11 };
12
13 //初始化链表
14 List MakeEmpty(List L)
15 {
16 if (L != NULL)
17 DeleteList(L);//如果链表非空，则删除链表
18 L = malloc(sizeof(struct Node));
19 if (L == NULL)
20 FatalError("Out of memory!");
21 L->Next = NULL;
22 return L;
23 }
24 //判断链表是否为空
25 bool IsEmpty(List L)
26 {
27 return L->Next == NULL;
28 }
29
30 //判断当前指针P是否指向链表最后一个元素
31 bool IsLast(Position P, List L)
32 {
33 return P->Next == NULL;
34 }
35
36 //获取链表头
37 Position Header(List L)
38 {
39 return L;
40 }
41
42 //获取位置P的下一个位置
43 Position Advance(Position P)
44 {
45 return P->Next;
46 }
47
48 //提取位置P处结构里面的值
49 ElementType Retrieve(Position P)
50 {
51 return P->Element;
52 }
53
54 //删除链表
55 void DeleteList(List L)
56 {
57 Position P, Temp;
58 P = L->Next;
59 L->Next = NULL;
60 while (P != NULL)
61 {
62 Temp = P->Next;
63 free(P);
64 P = Temp;
65 }
66 }
67
68 //打印链表
69 void PrintList(const List L)
70 {
71 Position P = Header(L);
72 if (IsEmpty(L))
73 printf("Empty list\n");
74 else
75 {
76 do
77 {
78 P = Advance(P);
79 printf("%d ", Retrieve(P));
80 } while (!IsLast(P, L));
81 printf("\n");
82 }
83 }
84
85 //插入元素X到位置P后面
86 void Insert(ElementType X, List L, Position P)
87 {
88 Position TmpCell;
89 TmpCell = malloc(sizeof(struct Node));
90 if (TmpCell == NULL)
91 FatalError("Out of Space!!!");
92 TmpCell->Element = X;
93 TmpCell->Next = P->Next;
94 P->Next = TmpCell;
95 }
96
97 void MoveNode(List L1, List L2)
98 {
99 //将表L2中的头节点移动成为L1的尾节点
100 Position Tmp1 = L1;
101 Position Tmp2;
102 if (IsEmpty(L2)) exit(ListEmpty);
103 while (!IsLast(Tmp1,L1))
104 Tmp1 = Tmp1->Next;//使Tmp1指向L1表尾
105 Tmp2 = L2->Next;
106 L2->Next = Tmp2->Next;
107 Tmp1->Next = Tmp2;
108 Tmp2->Next = NULL;
109 }
110
111 void RadixSort(List L,int max)
112 {
113 //if (IsEmpty(L)) return L; //如果要排序的链表L是空表，则不排序
114 int i,j, TmpSub;//Tmpsub存储数的个位、十位、百位
115 ElementType FirstElement;//存储链表的第一个元素
116
117 List Bucket[10];//开辟10个桶，依次为0~9
118 for (i = 0; i < 10; i++) Bucket[i] = MakeEmpty(NULL);//对10桶进行初始化，每一个数组都是一个链表
119 for (i = 0; i < max; i++)//开始提取每一位数的个位、十位、百位
120 {
121 while (!IsEmpty(L))//当L中的元素被取光了，则循环结束
122 {
123 FirstElement = L->Next->Element;//取出第一个节点的数据
124 TmpSub = (int)(FirstElement / pow(10, i)) % 10;//依次取出个十百位数字
125 MoveNode(Bucket[TmpSub], L);//将L中的节点依次移到对应的桶中
126 }
127 for (j = 0; j < 10; j++) //将桶中的数再次移动到L中
128 {
129 while (!IsEmpty(Bucket[j])) MoveNode(L, Bucket[j]);
130 }
131 }
132 for (i = 0; i < 10; i++) free(Bucket[i]) ;//释放掉10个桶
133 }
测试函数Test_Radix_Sort.c
1 #include<stdio.h>
2 #include "RadixSort.h"
3 #include"fatal.h"
4 #include<time.h>
5
6 int main()
7 {
8 int amount;
9 ElementType TmpElement;
10 List L; Position P;
11 L = MakeEmpty(NULL);//初始化链表
12 P = L;
13 if (L == NULL) Error("Out of Space!!!");
14 printf("随机生成多少位数:");
15 scanf_s("%d", &amount);
16 srand((unsigned)time(NULL));
17 for (int i = 0; i < amount; i++)
18 {
19 Insert(rand() % 10000, L, P);
20 P = Advance(P);
21 }
22 printf("排序前的结果：");
23 PrintList(L);
24 RadixSort(L,4);//调用排序函数排序
25 printf("基数排序后的结果：");
26 PrintList(L);
27 }
时间： 2024-08-06 15:35:25