第一次听说位图排序是在上操作系统课的时候， 当时也没太在意， 就是觉得存储挺方便。 最近看《编程珠玑》开篇就将到位图排序， 那么有缘就来实现下。

  以下代码将JDK提供的排序和位图排序做了下对比(分别在稠密集和稀疏集情况下):

package com.wenniuwuren.sort.bitmap;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Random;
/**
 * 位图排序与普通排序的比较
 * @author wenniuwuren
 *
 */
public class BitMapSort {
	private static final int COUNT = 10000000;
	// 辅助存储空间
    private static int[] temp = new int[COUNT];
    // 待处理的数据集
    private static List<Integer> dataList = new ArrayList<Integer>();
    // 计时
    private static long start = 0l;
    private static long end = 0l;

    public static List<Integer> bitMapSort(final List<Integer> data) {
        BitMapSort.dataList.clear();
        // 1. initial set to empty
        for (int i = 0; i < BitMapSort.temp.length; i++) {
            BitMapSort.temp[i] = 0;
        }
        // 2. insert present elements into set
        for (int i = 0; i < data.size(); i++) {
            BitMapSort.temp[data.get(i)] = 1;
        }
        // 3. write sorted output 
        for (int i = 0; i < BitMapSort.temp.length; i++) {
            if (BitMapSort.temp[i] == 1) {
                BitMapSort.dataList.add(i);
            }
        }

        return BitMapSort.dataList;
    }

    public static void getStartTime() {
        start = System.nanoTime();
    }

    public static void getEndTime(final String s) {
        end = System.nanoTime();
        System.out.println(s + ": " + (end - start) + "ns");
    }
    
    public static void main(final String[] args) {
    	// dense set
        List<Integer> denseSet = new ArrayList<Integer>();
        // sparse
        List<Integer> sparseSet = new ArrayList<Integer>();
        Random random = new Random();
        for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
        	denseSet.add(i);
        	sparseSet.add(random.nextInt(COUNT));
        }

        Collections.shuffle(denseSet);
        Collections.shuffle(sparseSet);

        getStartTime();
        Collections.sort(sparseSet);
        getEndTime("Java sort  sparse set run time");

        getStartTime();
        bitMapSort(sparseSet);
        getEndTime("BitMapSort sparse set run time");
        
        System.out.println("-----------------------------------");
        
        getStartTime();
        Collections.sort(denseSet);
        getEndTime("Java sort  dense set run time");

        getStartTime();
        bitMapSort(denseSet);
        getEndTime("BitMapSort dense set run time");

    }
}

Java   sort   sparse set run time: 25559066561ns
BitMapSort sparse set run time: 20466873163ns
-----------------------------------
Java   sort   dense set run time: 20786022181ns
BitMapSort dense set run time: 3490992530ns

从结果可以清楚看出位图排序的优势和劣势

  优势： 在数据集集中分布的情况下， 运行时间比一般的排序快挺多。 是一个典型的空间换时间的算法。

  劣势： 在数据集稀疏分布的情况下， 运行时间不会差太多。 而且得事先知道要处理的数据最大值， 才好定义辅助属性的大小。

位图排序