排序算法--计数排序

统计每个元素出现的次数，直接计算元素在有序序列中的位置，要求数据是整数且范围有限。适用于数据为小范围整数（如年龄、成绩），数据重复率较高时效率更优。可用于小范围整数排序、基数排序的底层排序(作为基数排序的稳定排序子过程)、统计频率分布(快速获取元素分布直方图)、海量数据预处理(配合外部排序处理大数据文件)

#include <stdlib.h>
#include <assert.h>// 计数排序核心函数（稳定排序版本）
void countingSort(int arr[], int n) {if (n <= 1) return; // 无需排序// 1. 确定数据范围int max = arr[0], min = arr[0];for (int i = 1; i < n; i++) {if (arr[i] > max) max = arr[i];if (arr[i] < min) min = arr[i];}const int range = max - min + 1; // 实际数值范围// 2. 创建计数数组并初始化int* count = (int*)calloc(range, sizeof(int));assert(count != NULL);// 3. 统计每个元素出现次数for (int i = 0; i < n; i++) {count[arr[i] - min]++; // 偏移处理负数}// 4. 计算累计位置（保证稳定性）for (int i = 1; i < range; i++) {count[i] += count[i - 1];}// 5. 反向填充结果数组（关键稳定性操作）int* output = (int*)malloc(n * sizeof(int));assert(output != NULL);for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {output[count[arr[i] - min] - 1] = arr[i];count[arr[i] - min]--;}// 6. 复制回原数组for (int i = 0; i < n; i++) {arr[i] = output[i];}// 7. 释放内存free(count);free(output);
}

#include <stdio.h>
// 打印数组
void printArray(int arr[], int size) {for (int i = 0; i < size; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");
}int main() {// 测试数据（包含负数）int arr[] = {-5, 2, -3, 4, 1, 2, 8, 5, 3, -1};int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);printf("排序前: ");printArray(arr, n);countingSort(arr, n);printf("排序后: ");printArray(arr, n);return 0;
}

优化建议：

1.通过min值偏移处理负数，支持全整数范围排序

2.通过反向遍历填充输出数组，保留相同元素的原始顺序，已保证稳定性

3.动态计算range值，避免不必要的内存浪费

void countingSortSpaceOptimized(int arr[], int n) {// ...（省略范围计算步骤）...// 直接根据计数数组覆盖原数组（非稳定）int idx = 0;for (int i = 0; i < range; i++) {while (count[i]-- > 0) {arr[idx++] = i + min;}}
}