如何使用Python实现计数排序算法？

计数排序是一种线性时间复杂度的排序算法，可以用于排序整数或具有确定取值范围的数组。它的基本思想是统计每个元素出现的次数，并根据次数将元素放置到正确的位置上。下面将介绍如何使用Python来实现计数排序算法，并给出具体的代码示例。

首先，我们需要明确计数排序的核心思想。计数排序的执行步骤如下：

1. 找出待排序数组中最大的数，并创建一个长度为最大数加1的辅助数组count，用于存储每个元素出现的次数；
2. 遍历待排序数组，统计每个元素出现的次数，并存储在count数组中；
3. 对count数组进行累加操作，得到每个元素的正确位置索引；
4. 创建与待排序数组长度相同的结果数组result；
5. 遍历待排序数组，根据元素值在count数组中的索引，将元素放置到正确的位置上；
6. 返回结果数组result，即为排序完成的数组。

以下是使用Python实现计数排序算法的代码示例：

def counting_sort(arr):
    # 找出最大值
    max_val = max(arr)
    # 创建辅助数组count，并初始化为0
    count = [0] * (max_val + 1)

    # 统计每个元素出现的次数
    for num in arr:
        count[num] += 1

    # 对count数组进行累加操作
    for i in range(1, len(count)):
        count[i] += count[i - 1]

    # 创建结果数组result
    result = [0] * len(arr)

    # 将元素放置到正确的位置上
    for num in arr:
        index = count[num] - 1
        result[index] = num
        count[num] -= 1

    # 返回结果数组
    return result

接下来，我们可以通过以下方式测试计数排序算法：

arr = [4, 2, 3, 4, 1]
sorted_arr = counting_sort(arr)
print(sorted_arr)

运行以上代码，输出结果为：[1, 2, 3, 4, 4]。

通过以上代码示例，我们可以看到计数排序算法的实现步骤相对简单，对于具有确定取值范围的数组，它是一种非常高效的排序算法。希望这篇文章对你理解和使用计数排序算法有所帮助！