睡眠排序–懒惰之王睡眠时排序

简介

睡眠排序（sleep sort）也称为懒惰之王排序（lazy sort），是一种非常有趣的排序算法。它利用了计算机的多线程和操作系统的调度机制，将排序任务分配给线程，让它们睡眠一段时间后自动醒来，醒来的时间就是该数的排序值。

例如，现有一个数组[3, 5, 1, 4, 2]，使用睡眠排序的过程如下：

• 以数组中的每一个元素为参数，开启一个线程
• 线程内部先睡眠对应数值的时间，然后将该数输出
• 输出的顺序即为排序后的顺序

程序效果如下所示：

input: [3, 5, 1, 4, 2]
output: 1 2 3 4 5

实现

虽然看起来很简单，但是Sleep Sort实际上还是有很多需要注意的地方：

1.睡眠时间

如果直接使用每个数作为线程睡眠时间，当存在相同的元素时，会造成睡眠时间相同的线程无法同时启动。为了解决这个问题，可以在原来的睡眠时间上加一个随机数，使得每个线程唤醒的时间稍有差异，以实现同时启动。

另外要注意，线程调用sleep()方法时，需要处理InterruptedException异常。

2.输出的时间顺序

由于是多线程同时进行，所以输出的时间顺序可能会发生乱序。为了确保输出是有序的，可以通过CountDownLatch类来实现主线程等待所有子线程执行完毕后再输出结果。

以下是Sleep Sort的Java代码实现：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class SleepSort {

    public static void sort(int[] arr) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(arr.length); // 子线程计数器
        for(int num : arr) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(num + (int)(Math.random() * 10)); // 线程睡眠 num 毫秒 + 随机数
                    System.out.print(num + " ");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    latch.countDown(); // 子线程执行完毕后计数器减一
                }
            }).start();
        }
        latch.await(); // 等待所有子线程执行完毕
        System.out.println();
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int[] arr = {3, 5, 1, 4, 2};
        sort(arr);
    }
}

性能

Sleep Sort的时间复杂度为O(N+max(A))，其中N为数组长度，max(A)为数组元素的最大值。空间复杂度为O(1)。

虽然Sleep Sort的性能不如其他排序算法，但是它非常有趣，是编程语言中不可或缺的一个存在。