データ構造とアルゴリズム: Radix Sort の解説と実装例

Radix Sortは、桁ごとにデータをソートする方法です。まず、最も低い桁から最も高い桁まで順番に処理を行います。各桁ごとにデータをバケットに分割し、それぞれのバケット内でソートします。この処理を最高桁まで繰り返すことで、データ全体がソートされます。

Radix Sortは、安定なソートアルゴリズムであり、比較に基づかないため、データの特性によっては非常に高速に動作します。また、データの範囲に依存せず、一定の時間計算量を持つため、大規模なデータセットにも適しています。

以下に、Radix Sortの実装例を示します。ここでは、整数のソートを例に取ります。

def radix_sort(arr):
    max_value = max(arr)
    num_digits = len(str(max_value))
    for digit in range(num_digits):
        buckets = [[] for _ in range(10)]
        for num in arr:
            digit_value = (num // (10  digit)) % 10
            buckets[digit_value].append(num)
        arr = []
        for bucket in buckets:
            arr.extend(bucket)
    return arr
# 使用例
arr = [123, 45, 6789, 321, 1, 9, 0]
sorted_arr = radix_sort(arr)
print(sorted_arr)

この実装では、radix_sort関数がRadix Sortの手順を実行し、ソートされた結果を返します。max_valueを用いて最大桁数を求め、各桁ごとにバケットを作成し、データを分割します。最後に、バケットからデータを取り出して結合することで、ソートされた配列が得られます。

以上が、Radix Sortの解説と実装例です。このアルゴリズムは、大量のデータを効率的にソートするための重要な手法です。