hello-algo/docs/chapter_sorting/bucket_sort.md

---
comments: true
---

# 11.8   桶排序

前述几种排序算法都属于“基于比较的排序算法”，它们通过比较元素间的大小来实现排序。此类排序算法的时间复杂度无法超越 $O(n \log n)$ 。接下来，我们将探讨几种“非比较排序算法”，它们的时间复杂度可以达到线性阶。

<u>桶排序（bucket sort）</u>是分治策略的一个典型应用。它通过设置一些具有大小顺序的桶，每个桶对应一个数据范围，将数据平均分配到各个桶中；然后，在每个桶内部分别执行排序；最终按照桶的顺序将所有数据合并。

## 11.8.1 &nbsp; 算法流程

考虑一个长度为 $n$ 的数组，其元素是范围 $[0, 1)$ 内的浮点数。桶排序的流程如图 11-13 所示。

1. 初始化 $k$ 个桶，将 $n$ 个元素分配到 $k$ 个桶中。
2. 对每个桶分别执行排序（这里采用编程语言的内置排序函数）。
3. 按照桶从小到大的顺序合并结果。

![桶排序算法流程](bucket_sort.assets/bucket_sort_overview.png){ class="animation-figure" }

<p align="center"> 图 11-13 &nbsp; 桶排序算法流程 </p>

代码如下所示：

=== "Python"

    ```python title="bucket_sort.py"
    def bucket_sort(nums: list[float]):
        """桶排序"""
        # 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
        k = len(nums) // 2
        buckets = [[] for _ in range(k)]
        # 1. 将数组元素分配到各个桶中
        for num in nums:
            # 输入数据范围为 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
            i = int(num * k)
            # 将 num 添加进桶 i
            buckets[i].append(num)
        # 2. 对各个桶执行排序
        for bucket in buckets:
            # 使用内置排序函数，也可以替换成其他排序算法
            bucket.sort()
        # 3. 遍历桶合并结果
        i = 0
        for bucket in buckets:
            for num in bucket:
                nums[i] = num
                i += 1
    ```

=== "C++"

    ```cpp title="bucket_sort.cpp"
    /* 桶排序 */
    void bucketSort(vector<float> &nums) {
        // 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
        int k = nums.size() / 2;
        vector<vector<float>> buckets(k);
        // 1. 将数组元素分配到各个桶中
        for (float num : nums) {
            // 输入数据范围为 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
            int i = num * k;
            // 将 num 添加进桶 bucket_idx
            buckets[i].push_back(num);
        }
        // 2. 对各个桶执行排序
        for (vector<float> &bucket : buckets) {
            // 使用内置排序函数，也可以替换成其他排序算法
            sort(bucket.begin(), bucket.end());
        }
        // 3. 遍历桶合并结果
        int i = 0;
        for (vector<float> &bucket : buckets) {
            for (float num : bucket) {
                nums[i++] = num;
            }
        }
    }
    ```

=== "Java"

    ```java title="bucket_sort.java"
    /* 桶排序 */
    void bucketSort(float[] nums) {
        // 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
        int k = nums.length / 2;
        List<List<Float>> buckets = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            buckets.add(new ArrayList<>());
        }
        // 1. 将数组元素分配到各个桶中
        for (float num : nums) {
            // 输入数据范围为 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
            int i = (int) (num * k);
            // 将 num 添加进桶 i
            buckets.get(i).add(num);
        }
        // 2. 对各个桶执行排序
        for (List<Float> bucket : buckets) {
            // 使用内置排序函数，也可以替换成其他排序算法
            Collections.sort(bucket);
        }
        // 3. 遍历桶合并结果
        int i = 0;
        for (List<Float> bucket : buckets) {
            for (float num : bucket) {
                nums[i++] = num;
            }
        }
    }
    ```

=== "C#"

    ```csharp title="bucket_sort.cs"
    /* 桶排序 */
    void BucketSort(float[] nums) {
        // 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
        int k = nums.Length / 2;
        List<List<float>> buckets = [];
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            buckets.Add([]);
        }
        // 1. 将数组元素分配到各个桶中
        foreach (float num in nums) {
            // 输入数据范围为 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
            int i = (int)(num * k);
            // 将 num 添加进桶 i
            buckets[i].Add(num);
        }
        // 2. 对各个桶执行排序
        foreach (List<float> bucket in buckets) {
            // 使用内置排序函数，也可以替换成其他排序算法
            bucket.Sort();
        }
        // 3. 遍历桶合并结果
        int j = 0;
        foreach (List<float> bucket in buckets) {
            foreach (float num in bucket) {
                nums[j++] = num;
            }
        }
    }
    ```

=== "Go"

    ```go title="bucket_sort.go"
    /* 桶排序 */
    func bucketSort(nums []float64) {
        // 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
        k := len(nums) / 2
        buckets := make([][]float64, k)
        for i := 0; i < k; i++ {
            buckets[i] = make([]float64, 0)
        }
        // 1. 将数组元素分配到各个桶中
        for _, num := range nums {
            // 输入数据范围为 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
            i := int(num * float64(k))
            // 将 num 添加进桶 i
            buckets[i] = append(buckets[i], num)
        }
        // 2. 对各个桶执行排序
        for i := 0; i < k; i++ {
            // 使用内置切片排序函数，也可以替换成其他排序算法
            sort.Float64s(buckets[i])
        }
        // 3. 遍历桶合并结果
        i := 0
        for _, bucket := range buckets {
            for _, num := range bucket {
                nums[i] = num
                i++
            }
        }
    }
    ```

=== "Swift"

    ```swift title="bucket_sort.swift"
    /* 桶排序 */
    func bucketSort(nums: inout [Double]) {
        // 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
        let k = nums.count / 2
        var buckets = (0 ..< k).map { _ in [Double]() }
        // 1. 将数组元素分配到各个桶中
        for num in nums {
            // 输入数据范围为 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
            let i = Int(num * Double(k))
            // 将 num 添加进桶 i
            buckets[i].append(num)
        }
        // 2. 对各个桶执行排序
        for i in buckets.indices {
            // 使用内置排序函数，也可以替换成其他排序算法
            buckets[i].sort()
        }
        // 3. 遍历桶合并结果
        var i = nums.startIndex
        for bucket in buckets {
            for num in bucket {
                nums[i] = num
                i += 1
            }
        }
    }
    ```

=== "JS"

    ```javascript title="bucket_sort.js"
    /* 桶排序 */
    function bucketSort(nums) {
        // 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
        const k = nums.length / 2;
        const buckets = [];
        for (let i = 0; i < k; i++) {
            buckets.push([]);
        }
        // 1. 将数组元素分配到各个桶中
        for (const num of nums) {
            // 输入数据范围为 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
            const i = Math.floor(num * k);
            // 将 num 添加进桶 i
            buckets[i].push(num);
        }
        // 2. 对各个桶执行排序
        for (const bucket of buckets) {
            // 使用内置排序函数，也可以替换成其他排序算法
            bucket.sort((a, b) => a - b);
        }
        // 3. 遍历桶合并结果
        let i = 0;
        for (const bucket of buckets) {
            for (const num of bucket) {
                nums[i++] = num;
            }
        }
    }
    ```

=== "TS"

    ```typescript title="bucket_sort.ts"
    /* 桶排序 */
    function bucketSort(nums: number[]): void {
        // 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
        const k = nums.length / 2;
        const buckets: number[][] = [];
        for (let i = 0; i < k; i++) {
            buckets.push([]);
        }
        // 1. 将数组元素分配到各个桶中
        for (const num of nums) {
            // 输入数据范围为 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
            const i = Math.floor(num * k);
            // 将 num 添加进桶 i
            buckets[i].push(num);
        }
        // 2. 对各个桶执行排序
        for (const bucket of buckets) {
            // 使用内置排序函数，也可以替换成其他排序算法
            bucket.sort((a, b) => a - b);
        }
        // 3. 遍历桶合并结果
        let i = 0;
        for (const bucket of buckets) {
            for (const num of bucket) {
                nums[i++] = num;
            }
        }
    }
    ```

=== "Dart"

    ```dart title="bucket_sort.dart"
    /* 桶排序 */
    void bucketSort(List<double> nums) {
      // 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
      int k = nums.length ~/ 2;
      List<List<double>> buckets = List.generate(k, (index) => []);

      // 1. 将数组元素分配到各个桶中
      for (double _num in nums) {
        // 输入数据范围为 [0, 1)，使用 _num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
        int i = (_num * k).toInt();
        // 将 _num 添加进桶 bucket_idx
        buckets[i].add(_num);
      }
      // 2. 对各个桶执行排序
      for (List<double> bucket in buckets) {
        bucket.sort();
      }
      // 3. 遍历桶合并结果
      int i = 0;
      for (List<double> bucket in buckets) {
        for (double _num in bucket) {
          nums[i++] = _num;
        }
      }
    }
    ```

=== "Rust"

    ```rust title="bucket_sort.rs"
    /* 桶排序 */
    fn bucket_sort(nums: &mut [f64]) {
        // 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
        let k = nums.len() / 2;
        let mut buckets = vec![vec![]; k];
        // 1. 将数组元素分配到各个桶中
        for &mut num in &mut *nums {
            // 输入数据范围为 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
            let i = (num * k as f64) as usize;
            // 将 num 添加进桶 i
            buckets[i].push(num);
        }
        // 2. 对各个桶执行排序
        for bucket in &mut buckets {
            // 使用内置排序函数，也可以替换成其他排序算法
            bucket.sort_by(|a, b| a.partial_cmp(b).unwrap());
        }
        // 3. 遍历桶合并结果
        let mut i = 0;
        for bucket in &mut buckets {
            for &mut num in bucket {
                nums[i] = num;
                i += 1;
            }
        }
    }
    ```

=== "C"

    ```c title="bucket_sort.c"
    /* 桶排序 */
    void bucketSort(float nums[], int n) {
        int k = n / 2;                                 // 初始化 k = n/2 个桶
        int *sizes = malloc(k * sizeof(int));          // 记录每个桶的大小
        float **buckets = malloc(k * sizeof(float *)); // 动态数组的数组（桶）
        // 为每个桶预分配足够的空间
        for (int i = 0; i < k; ++i) {
            buckets[i] = (float *)malloc(n * sizeof(float));
            sizes[i] = 0;
        }
        // 1. 将数组元素分配到各个桶中
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            int idx = (int)(nums[i] * k);
            buckets[idx][sizes[idx]++] = nums[i];
        }
        // 2. 对各个桶执行排序
        for (int i = 0; i < k; ++i) {
            qsort(buckets[i], sizes[i], sizeof(float), compare);
        }
        // 3. 合并排序后的桶
        int idx = 0;
        for (int i = 0; i < k; ++i) {
            for (int j = 0; j < sizes[i]; ++j) {
                nums[idx++] = buckets[i][j];
            }
            // 释放内存
            free(buckets[i]);
        }
    }
    ```

=== "Kotlin"

    ```kotlin title="bucket_sort.kt"
    /* 桶排序 */
    fun bucketSort(nums: FloatArray) {
        // 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
        val k = nums.size / 2
        val buckets = mutableListOf<MutableList<Float>>()
        for (i in 0..<k) {
            buckets.add(mutableListOf())
        }
        // 1. 将数组元素分配到各个桶中
        for (num in nums) {
            // 输入数据范围为 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
            val i = (num * k).toInt()
            // 将 num 添加进桶 i
            buckets[i].add(num)
        }
        // 2. 对各个桶执行排序
        for (bucket in buckets) {
            // 使用内置排序函数，也可以替换成其他排序算法
            bucket.sort()
        }
        // 3. 遍历桶合并结果
        var i = 0
        for (bucket in buckets) {
            for (num in bucket) {
                nums[i++] = num
            }
        }
    }
    ```

=== "Ruby"

    ```ruby title="bucket_sort.rb"
    ### 桶排序 ###
    def bucket_sort(nums)
      # 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
      k = nums.length / 2
      buckets = Array.new(k) { [] }
      
      # 1. 将数组元素分配到各个桶中
      nums.each do |num|
        # 输入数据范围为 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
        i = (num * k).to_i
        # 将 num 添加进桶 i
        buckets[i] << num
      end

      # 2. 对各个桶执行排序
      buckets.each do |bucket|
        # 使用内置排序函数，也可以替换成其他排序算法
        bucket.sort!
      end

      # 3. 遍历桶合并结果
      i = 0
      buckets.each do |bucket|
        bucket.each do |num|
          nums[i] = num
          i += 1
        end
      end
    end
    ```

=== "Zig"

    ```zig title="bucket_sort.zig"
    [class]{}-[func]{bucketSort}
    ```

??? pythontutor "可视化运行"

    <div style="height: 549px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=def%20bucket_sort%28nums%3A%20list%5Bfloat%5D%29%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%E6%A1%B6%E6%8E%92%E5%BA%8F%22%22%22%0A%20%20%20%20%23%20%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%8C%96%20k%20%3D%20n/2%20%E4%B8%AA%E6%A1%B6%EF%BC%8C%E9%A2%84%E6%9C%9F%E5%90%91%E6%AF%8F%E4%B8%AA%E6%A1%B6%E5%88%86%E9%85%8D%202%20%E4%B8%AA%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20k%20%3D%20len%28nums%29%20//%202%0A%20%20%20%20buckets%20%3D%20%5B%5B%5D%20for%20_%20in%20range%28k%29%5D%0A%20%20%20%20%23%201.%20%E5%B0%86%E6%95%B0%E7%BB%84%E5%85%83%E7%B4%A0%E5%88%86%E9%85%8D%E5%88%B0%E5%90%84%E4%B8%AA%E6%A1%B6%E4%B8%AD%0A%20%20%20%20for%20num%20in%20nums%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%E8%BE%93%E5%85%A5%E6%95%B0%E6%8D%AE%E8%8C%83%E5%9B%B4%E4%B8%BA%20%5B0,%201%29%EF%BC%8C%E4%BD%BF%E7%94%A8%20num%20*%20k%20%E6%98%A0%E5%B0%84%E5%88%B0%E7%B4%A2%E5%BC%95%E8%8C%83%E5%9B%B4%20%5B0,%20k-1%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20i%20%3D%20int%28num%20*%20k%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%E5%B0%86%20num%20%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E8%BF%9B%E6%A1%B6%20i%0A%20%20%20%20%20%20%20%20buckets%5Bi%5D.append%28num%29%0A%20%20%20%20%23%202.%20%E5%AF%B9%E5%90%84%E4%B8%AA%E6%A1%B6%E6%89%A7%E8%A1%8C%E6%8E%92%E5%BA%8F%0A%20%20%20%20for%20bucket%20in%20buckets%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%E4%BD%BF%E7%94%A8%E5%86%85%E7%BD%AE%E6%8E%92%E5%BA%8F%E5%87%BD%E6%95%B0%EF%BC%8C%E4%B9%9F%E5%8F%AF%E4%BB%A5%E6%9B%BF%E6%8D%A2%E6%88%90%E5%85%B6%E4%BB%96%E6%8E%92%E5%BA%8F%E7%AE%97%E6%B3%95%0A%20%20%20%20%20%20%20%20bucket.sort%28%29%0A%20%20%20%20%23%203.%20%E9%81%8D%E5%8E%86%E6%A1%B6%E5%90%88%E5%B9%B6%E7%BB%93%E6%9E%9C%0A%20%20%20%20i%20%3D%200%0A%20%20%20%20for%20bucket%20in%20buckets%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20num%20in%20bucket%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20nums%5Bi%5D%20%3D%20num%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20i%20%2B%3D%201%0A%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20%23%20%E8%AE%BE%E8%BE%93%E5%85%A5%E6%95%B0%E6%8D%AE%E4%B8%BA%E6%B5%AE%E7%82%B9%E6%95%B0%EF%BC%8C%E8%8C%83%E5%9B%B4%E4%B8%BA%20%5B0,%201%29%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B0.49,%200.96,%200.82,%200.09,%200.57,%200.43,%200.91,%200.75,%200.15,%200.37%5D%0A%20%20%20%20bucket_sort%28nums%29%0A%20%20%20%20print%28%22%E6%A1%B6%E6%8E%92%E5%BA%8F%E5%AE%8C%E6%88%90%E5%90%8E%20nums%20%3D%22,%20nums%29&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
    <div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=def%20bucket_sort%28nums%3A%20list%5Bfloat%5D%29%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%E6%A1%B6%E6%8E%92%E5%BA%8F%22%22%22%0A%20%20%20%20%23%20%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%8C%96%20k%20%3D%20n/2%20%E4%B8%AA%E6%A1%B6%EF%BC%8C%E9%A2%84%E6%9C%9F%E5%90%91%E6%AF%8F%E4%B8%AA%E6%A1%B6%E5%88%86%E9%85%8D%202%20%E4%B8%AA%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20k%20%3D%20len%28nums%29%20//%202%0A%20%20%20%20buckets%20%3D%20%5B%5B%5D%20for%20_%20in%20range%28k%29%5D%0A%20%20%20%20%23%201.%20%E5%B0%86%E6%95%B0%E7%BB%84%E5%85%83%E7%B4%A0%E5%88%86%E9%85%8D%E5%88%B0%E5%90%84%E4%B8%AA%E6%A1%B6%E4%B8%AD%0A%20%20%20%20for%20num%20in%20nums%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%E8%BE%93%E5%85%A5%E6%95%B0%E6%8D%AE%E8%8C%83%E5%9B%B4%E4%B8%BA%20%5B0,%201%29%EF%BC%8C%E4%BD%BF%E7%94%A8%20num%20*%20k%20%E6%98%A0%E5%B0%84%E5%88%B0%E7%B4%A2%E5%BC%95%E8%8C%83%E5%9B%B4%20%5B0,%20k-1%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20i%20%3D%20int%28num%20*%20k%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%E5%B0%86%20num%20%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E8%BF%9B%E6%A1%B6%20i%0A%20%20%20%20%20%20%20%20buckets%5Bi%5D.append%28num%29%0A%20%20%20%20%23%202.%20%E5%AF%B9%E5%90%84%E4%B8%AA%E6%A1%B6%E6%89%A7%E8%A1%8C%E6%8E%92%E5%BA%8F%0A%20%20%20%20for%20bucket%20in%20buckets%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%E4%BD%BF%E7%94%A8%E5%86%85%E7%BD%AE%E6%8E%92%E5%BA%8F%E5%87%BD%E6%95%B0%EF%BC%8C%E4%B9%9F%E5%8F%AF%E4%BB%A5%E6%9B%BF%E6%8D%A2%E6%88%90%E5%85%B6%E4%BB%96%E6%8E%92%E5%BA%8F%E7%AE%97%E6%B3%95%0A%20%20%20%20%20%20%20%20bucket.sort%28%29%0A%20%20%20%20%23%203.%20%E9%81%8D%E5%8E%86%E6%A1%B6%E5%90%88%E5%B9%B6%E7%BB%93%E6%9E%9C%0A%20%20%20%20i%20%3D%200%0A%20%20%20%20for%20bucket%20in%20buckets%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20num%20in%20bucket%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20nums%5Bi%5D%20%3D%20num%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20i%20%2B%3D%201%0A%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20%23%20%E8%AE%BE%E8%BE%93%E5%85%A5%E6%95%B0%E6%8D%AE%E4%B8%BA%E6%B5%AE%E7%82%B9%E6%95%B0%EF%BC%8C%E8%8C%83%E5%9B%B4%E4%B8%BA%20%5B0,%201%29%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B0.49,%200.96,%200.82,%200.09,%200.57,%200.43,%200.91,%200.75,%200.15,%200.37%5D%0A%20%20%20%20bucket_sort%28nums%29%0A%20%20%20%20print%28%22%E6%A1%B6%E6%8E%92%E5%BA%8F%E5%AE%8C%E6%88%90%E5%90%8E%20nums%20%3D%22,%20nums%29&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">全屏观看 ></a></div>

## 11.8.2 &nbsp; 算法特性

桶排序适用于处理体量很大的数据。例如，输入数据包含 100 万个元素，由于空间限制，系统内存无法一次性加载所有数据。此时，可以将数据分成 1000 个桶，然后分别对每个桶进行排序，最后将结果合并。

- **时间复杂度为 $O(n + k)$** ：假设元素在各个桶内平均分布，那么每个桶内的元素数量为 $\frac{n}{k}$ 。假设排序单个桶使用 $O(\frac{n}{k} \log\frac{n}{k})$ 时间，则排序所有桶使用 $O(n \log\frac{n}{k})$ 时间。**当桶数量 $k$ 比较大时，时间复杂度则趋向于 $O(n)$** 。合并结果时需要遍历所有桶和元素，花费 $O(n + k)$ 时间。
- **自适应排序**：在最差情况下，所有数据被分配到一个桶中，且排序该桶使用 $O(n^2)$ 时间。
- **空间复杂度为 $O(n + k)$、非原地排序**：需要借助 $k$ 个桶和总共 $n$ 个元素的额外空间。
- 桶排序是否稳定取决于排序桶内元素的算法是否稳定。

## 11.8.3 &nbsp; 如何实现平均分配

桶排序的时间复杂度理论上可以达到 $O(n)$ ，**关键在于将元素均匀分配到各个桶中**，因为实际数据往往不是均匀分布的。例如，我们想要将淘宝上的所有商品按价格范围平均分配到 10 个桶中，但商品价格分布不均，低于 100 元的非常多，高于 1000 元的非常少。若将价格区间平均划分为 10 个，各个桶中的商品数量差距会非常大。

为实现平均分配，我们可以先设定一条大致的分界线，将数据粗略地分到 3 个桶中。**分配完毕后，再将商品较多的桶继续划分为 3 个桶，直至所有桶中的元素数量大致相等**。

如图 11-14 所示，这种方法本质上是创建一棵递归树，目标是让叶节点的值尽可能平均。当然，不一定要每轮将数据划分为 3 个桶，具体划分方式可根据数据特点灵活选择。

![递归划分桶](bucket_sort.assets/scatter_in_buckets_recursively.png){ class="animation-figure" }

<p align="center"> 图 11-14 &nbsp; 递归划分桶 </p>

如果我们提前知道商品价格的概率分布，**则可以根据数据概率分布设置每个桶的价格分界线**。值得注意的是，数据分布并不一定需要特意统计，也可以根据数据特点采用某种概率模型进行近似。

如图 11-15 所示，我们假设商品价格服从正态分布，这样就可以合理地设定价格区间，从而将商品平均分配到各个桶中。

![根据概率分布划分桶](bucket_sort.assets/scatter_in_buckets_distribution.png){ class="animation-figure" }

<p align="center"> 图 11-15 &nbsp; 根据概率分布划分桶 </p>