深入理解Rust基数排序（从零开始掌握Rust排序算法）

Rust基数排序实现步骤

在Rust中实现基数排序，我们可以遵循以下步骤：

1. 找出数组中的最大值，以确定最大位数。
2. 从最低位（个位）开始，对每一位进行计数排序（Counting Sort）。
3. 重复此过程，直到处理完所有位数。

完整代码实现

下面是一个完整的Rust基数排序实现：

fn radix_sort(arr: &mut [i32]) {    if arr.is_empty() {        return;    }    // 找到最大值以确定位数    let max = *arr.iter().max().unwrap();    let mut exp = 1;    // 对每一位进行计数排序    while max / exp > 0 {        counting_sort(arr, exp);        exp *= 10;    }}fn counting_sort(arr: &mut [i32], exp: i32) {    let n = arr.len();    let mut output = vec![0; n];    let mut count = vec![0; 10];    // 统计当前位上各数字出现的次数    for &value in arr.iter() {        count[((value / exp) % 10) as usize] += 1;    }    // 将count数组转换为累积计数    for i in 1..10 {        count[i] += count[i - 1];    }    // 从后往前构建输出数组（保持稳定性）    for i in (0..n).rev() {        let digit = ((arr[i] / exp) % 10) as usize;        output[count[digit] - 1] = arr[i];        count[digit] -= 1;    }    // 将排序结果复制回原数组    arr.copy_from_slice(&output);}fn main() {    let mut nums = [170, 45, 75, 90, 2, 802, 24, 66];    println!("排序前: {:?}", nums);    radix_sort(&mut nums);    println!("排序后: {:?}", nums);}

代码解析

让我们逐段分析上述代码：

• radix_sort 函数首先检查数组是否为空，然后找到最大值，并逐位调用 counting_sort。
• counting_sort 是一个稳定的排序子程序，用于对当前位（由 exp 表示，如1、10、100...）进行排序。
• 我们使用长度为10的 count 数组来统计0-9每个数字在当前位出现的次数。
• 通过从后往前遍历原数组，确保相同数字的相对顺序不变（稳定性）。

注意事项

虽然基数排序效率高，但它也有一些限制：

• 仅适用于整数或可转换为整数的数据（如字符串可通过ASCII码处理）。
• 对于负数需要特殊处理（本例未包含）。
• 空间复杂度较高（O(n + k)），因为需要额外的输出和计数数组。

总结

通过本教程，你已经掌握了如何在Rust中实现基数排序实现。这种算法虽然不适用于所有场景，但在处理大量整数且数值范围有限时非常高效。希望这篇Rust编程教程能帮助你更深入地理解Rust排序算法的多样性与实用性。

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