算法题——Maximum Gap（JAVA）基数排序

2024年6月11日 124次阅读

题目描述：
Given an unsorted array, find the maximum difference between the successive elements in its sorted form.

Try to solve it in linear time/space.
Return 0 if the array contains less than 2 elements.
You may assume all elements in the array are non-negative integers and fit in the 32-bit signed integer range.

读题：
求出数组排序后相连两个数之间最大的差值。题目要求讲的很清楚了，要求线性复杂度，非负整数，不超过32位。即要求用基数排序完成。

知识储备：
基数排序
基数排序的主要思路是,将所有待比较数值(必须是正整数)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, 依次进行一次稳定排序（常用计数排序算法）

为什么同一数位的排序子程序要使用稳定排序?
稳定排序能保证,上一次的排序成果被保留,十位数的排序过程能保留个位数的排序成果,百位数的排序过程能保留十位数的排序成果。

这个算法的难度在于分离数位,将分离出的数位代表原元素的代表, 用作计数排序.但是分离数位不能脱离原来的数字,计数排序的结果,还是要移动原元素.

解题思路：
1.每个数字的从低位开始的每一位进行比较，直至最高位；
2.用计数排序算法，比较位若为1，则a[1]++，然后统计该位在此队列中的排序。
3.输出此次排序位的结果，将结果作为新的输入数组，开始下一趟的排序。

提交代码：

public class Solution {
    public int maximumGap(int[] nums) {
        if (nums.length < 2) {
            return 0;
        }
        nums = radixSort(nums, 10);
        int max = 0;
        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            max = Math.max(max, nums[i]-nums[i-1]);
        }
        return max;
    }
    public int[] radixSort(int[] ArrayToSort, int digit) {
    //low to high digit
    for (int k = 1; k <= digit; k++) {
        //temp array to store the sort result inside digit
        int[] tmpArray = new int[ArrayToSort.length];
        //temp array for countingsort
        int[] tmpCountingSortArray = new int[10];
        //CountingSort
        for (int i = 0; i < ArrayToSort.length; i++)
        {
            //split the specified digit from the element
            int tmpSplitDigit = ArrayToSort[i]/(int)Math.pow(10,k-1) - (ArrayToSort[i]/(int)Math.pow(10,k))*10;
            tmpCountingSortArray[tmpSplitDigit] += 1; 
        }

        for (int m = 1; m < 10; m++)
        {
            tmpCountingSortArray[m] += tmpCountingSortArray[m - 1];
        }

        //output the value to result
        for (int n = ArrayToSort.length - 1; n >= 0; n--)
        {
            int tmpSplitDigit = ArrayToSort[n] / (int)Math.pow(10,k - 1) - (ArrayToSort[n]/(int)Math.pow(10,k)) * 10;
            tmpArray[tmpCountingSortArray[tmpSplitDigit]-1] = ArrayToSort[n];
            tmpCountingSortArray[tmpSplitDigit] -= 1;
        }

        //copy the digit-inside sort result to source array
        for (int p = 0; p < ArrayToSort.length; p++)
        {
            ArrayToSort[p] = tmpArray[p];
        }
    }
    return ArrayToSort;
    }
}
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