【证明】桶排序时间复杂度为什么是O(n)

it2025-02-15  5

简介

桶排序是一种O(n)时间复杂度的排序算法。


算法思想

桶排序算法思想:

1、先求出序列的max,min,得到数值区间max-min。2、根据数值区间进行n等分,同时建立n个桶,每个桶按从小到大的顺序存放落在此区间的数字。3、接下来每个桶内进行排序:元素分配入桶后,已经得到大致的顺序了,只剩下桶内的顺序未排。4、排完序再按桶逐个输出即可。

时间复杂度分析

我们逐步来分析上面的每一步的耗时:

1、O(n)即可得到max,min。2、O(n)即可建立n个桶并把全部元素放入桶中。3、O(n)即可对所有桶进行桶内排序。🔑🔑4、O(n)即可输出n个排完序的数组。

上面有疑问的点就是第三步:桶内排序为什么能O(n)?🤔️


证明

在此只证明第三步即可,其他步O(n)都没有疑问。

我们假设问题条件如下:

1、n个元素 2、m个桶 3、元素分布相对均匀

由上可得每个桶元素个数:n/m

我们桶内排序可任意选择一种O(nlogn)的排序算法,桶内元素一般以链表存储,因此可以算出全部桶的计算量:

O(n) + O(m * (n/m) * log(n/m)) = O(n) + O(n * log(n/m))

注释:其中第一个O(n)是用于定位链表元素的时间复杂度。

而当n接近于m时(一般我们设置m=n),log(n/m) ≈ 0 所以上式可化简为O(n)!

我们得到了全部桶桶内排序计算量时间复杂度是O(n)! 所以桶排序时间复杂度是O(n)!


如果对您有帮助的话,请点个赞吧!! 😋😋

最新回复(0)