php计数排序算法的实现代码(附四个实例代码)-php开发

计数排序（Counting sort）是一种根据小整数键对一组对象排序的算法；也就是说，它是一个整数排序算法。它通过计算具有不同键值的对象的数量，并对这些数量使用算术来确定输出序列中每个键值的位置

计数排序只适合使用在键的变化不大于元素总数的情况下。它通常用作另一种排序算法（基数排序）的子程序，这样可以有效地处理更大的键。

总之，计数排序是一种稳定的线性时间排序算法。计数排序使用一个额外的数组C ，其中第i个元素是待排序数组 A中值等于 i的元素的个数。然后根据数组C 来将A中的元素排到正确的位置。

通常计数排序算法的实现步骤思路是：

1.找出待排序的数组中最大和最小的元素；

2.统计数组中每个值为i的元素出现的次数，存入数组C的第i项；

3.对所有的计数累加（从C中的第一个元素开始，每一项和前一项相加）；

4.反向填充目标数组：将每个元素i放在新数组的第C[i]项，每放一个元素就将C[i]减去1。

PHP计数排序算法的实现代码示例如下：


<?php
function counting_sort($my_array, $min, $max)
{
  $count = array();
  for($i = $min; $i <= $max; $i++)
  {
    $count[$i] = 0;
  }
 
  foreach($my_array as $number)
  {
    $count[$number]++;
  }
  $z = 0;
  for($i = $min; $i <= $max; $i++) {
    while( $count[$i]-- > 0 ) {
      $my_array[$z++] = $i;
    }
  }
  return $my_array;
}
$test_array = array(3, 0, 2, 5, -1, 4, 1);
echo "原始数组 :\n";
echo implode(', ',$test_array );
echo "\n排序后数组\n:";
echo implode(', ',counting_sort($test_array, -1, 5)). PHP_EOL;

输出：

原始数组 : 3, 0, 2, 5, -1, 4, 1

排序后数组 :-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5

下面补充一个例子

1、计数排序只适用于整数在小范围内排序


<?php
$arr = [95,94,91,98,99,90,99,93,91,92];
function countSort($arr){
$max = $arr[0];
$min = $arr[0];
for($i=0;$i<count($arr);$i++){
if($arr[$i]>$max){
$max = $arr[$i];
}
if($arr[$i] < $min){
$min = $arr[$i];
}
}
try{
$frequency = new SplFixedArray($max-$min+1);
for($i=0;$i<count($arr);$i++){
if(empty($frequency[$arr[$i]-$min]))
$frequency[$arr[$i]-$min] = 0;
$frequency[$arr[$i]-$min] += 1;
}

$sum = 0;
for ($i=0; $i < count($frequency); $i++) {
$sum += $frequency[$i];
$frequency[$i] = $sum;
}

$splfixed = new SplFixedArray(count($arr));

for($i=(count($arr)-1);$i>=0;$i--){
$splfixed[$frequency[$arr[$i]-$min]-1] = $arr[$i];
$frequency[$arr[$i]-$min] -= 1;
}
}catch(RuntimeException $re){
echo "RuntimeException: ".$re->getMessage()."\n";
}
print_r($splfixed->toArray());
}
countSort($arr);
?>

输出

Array
(
    [0] => 90
    [1] => 91
    [2] => 91
    [3] => 92
    [4] => 93
    [5] => 94
    [6] => 95
    [7] => 98
    [8] => 99
    [9] => 99
)

2、php计数排序

获取序列中的最小值min和最大值max O(n)
统计min - max之间所有值在序列中的出现次数 O(n)
顺序输出min - max的所有值,次数为0不输出,其余次数为多少就输出多少 O(k) k为数据范围

例如序列为: 2, 4, 6, 9, 4, 8

min = 2, max = 9, n为6,k为8

统计出现次数为

[2 => 1, 3 => 0, 4 => 2, 5 => 0, 6 => 1, 7 => 0, 8 => 1, 9 => 1]

输出结果为

2, 4, 4, 6, 8, 9

很明显,计数排序的复杂度为O(n) + O(k),也就是和数据量和数据范围有关.
若n和k相近,则可认为是O(n)
同时,因为要统计出现次数,如果数据范围过大而数据又很稀疏,造成的空间浪费比较大


class CountSort
{
  private $originalData = [];
  private $rangeMap = [];
  private $resultData = [];

  public function __construct($original = [])
  {
    $this->originalData = $original;
  }

  public function sort()
  {
    list($min, $max) = $this->calculateDataRange();
    $this->statisticNumberOfOccurrence($min, $max);
    $this->resultData = $this->generateResult();
    return $this->resultData;
  }

  protected function calculateDataRange()
  {
    $max = null;
    $min = null;

    foreach ($this->originalData as $value) {
      if (!is_null($max)) {
        if ($value > $max) {
          $max = $value;
        }
      } else {
        $max = $value;
      }

      if (!is_null($min)) {
        if ($value < $min) {
          $min = $value;
        }
      } else {
        $min = $value;
      }
    }

    return [$min, $max];
  }

  protected function statisticNumberOfOccurrence($min, $max)
  {
    for ($i = $min; $i <= $max; $i++) {
      $this->rangeMap[$i] = 0;
    }

    foreach ($this->originalData as $value) {
      $this->rangeMap[$value]++;
    }
  }

  protected function generateResult()
  {
    $result = [];

    foreach ($this->rangeMap as $key => $value) {
      if ($value != 0) {
        for ($i = 0; $i < $value; $i++) {
          array_push($result, $key);
        }
      }
    }
    return $result;
  }
}

$testData = [2, 3, 4, 3, 10, 30, 20, 15, 10, 12, 33];

$countSort = new CountSort($testData);
echo '<pre>';
var_dump($countSort->sort());

输出

<pre>array(11) {
[0]=>
int(2)
[1]=>
int(3)
[2]=>
int(3)
[3]=>
int(4)
[4]=>
int(10)
[5]=>
int(10)
[6]=>
int(12)
[7]=>
int(15)
[8]=>
int(20)
[9]=>
int(30)
[10]=>
int(33)
}