Optimization of Radix Sort Implementation: Slower than Expected Compared to Standard Sort – C++

The same SO question was originally posted here in Python. Following the advice of @user24714692, I coded everything in CPP and created a new question.

I’ve implemented a version of radix sort (the version that allows sorting integers whose values go up to n² where n is the size of the list to sort) in C++ for benchmarking against the standard built in sort (a 3-part hybrid sorting algorithm).

Surprisingly, my radix sort implementation, even without using a hashmap (using a direct access array instead), is slower than the standard sort even for larger input sizes. Since I’m O(n) and the built-in is O(nlogn) there should be ways to micro optimise my coded. I’m seeking advice on optimizing my implementation to achieve better performance. I’m not doing this for practical purposes but just for learning purposes as I’m fairly new to programming, therefore I’m not looking for external libraries to magically improve my code without understand why it makes it better.

Are there micro-optimisations I could bring? Is my code really O(n)?

Time is expressed in seconds:

Size            Radix Sort No Hashmap           std::sort
1.000e+03               2.981e-04               1.059e-04
1.000e+04               2.612e-03               1.330e-03
1.000e+05               3.157e-02               1.608e-02
2.000e+05               5.678e-02               3.460e-02
1.000e+06               3.820e-01               1.951e-01
2.000e+06               8.998e-01               4.029e-01
3.000e+06               1.365e+00               6.243e-01
4.000e+06               1.981e+00               8.314e-01
5.000e+06               2.607e+00               1.078e+00
6.000e+06               3.024e+00               1.317e+00
1.000e+07               5.679e+00               2.224e+00

Code used:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <chrono>
#include <algorithm>
#include <random>
#include <iomanip>

void radix_sort_no_hashmap(std::vector<long long>& arr, long long size) {
    std::vector<std::vector<long long>> least_sig_digit(size);
    for (long long num : arr) {
        long long q = num / size;
        long long r = num % size;
        least_sig_digit[r].push_back(q);
    }
    std::vector<std::vector<long long>> highest_sig_digit(size);
    for (long long k = 0; k < size; ++k) {
        for (long long q : least_sig_digit[k]) {
            highest_sig_digit[q].push_back(q * size + k);
        }
    }
    long long i = 0;
    for (long long k = 0; k < size; ++k) {
        for (long long num : highest_sig_digit[k]) {
            arr[i++] = num;
        }
    }
}

void benchmark_sorting_algorithms(std::vector<long long>& sizes, std::vector<double>& radix_times, std::vector<double>& std_sort_times) {
    for (long long size : sizes) {
        std::vector<long long> array(size);

        std::random_device rd;
        std::mt19937 gen(rd());
        std::uniform_int_distribution<long long> dis(0, size-1);

        for (long long& num : array) {
            num = dis(gen);
            num = num * num; // To ensure large values
        }

        auto new_arr1 = array;
        auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        radix_sort_no_hashmap(new_arr1, size);
        auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        radix_times.push_back(std::chrono::duration<double>(end - start).count());

        auto new_arr2 = array;
        start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        std::sort(new_arr2.begin(), new_arr2.end());
        end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        std_sort_times.push_back(std::chrono::duration<double>(end - start).count());

        // Make sure that the arrays are sorted correctly
        for (long long i = 0; i < size; ++i) {
            if (new_arr1[i] != new_arr2[i]) {
                std::cout << "Sorting failedn";
                return;
            }
        }
    }
}

int main() {
    std::vector<long long> sizes = {1000, 10000, 100000, 200000, 1000000, 2000000, 3000000, 4000000, 5000000, 6000000, 10000000};
    std::vector<double> radix_times;
    std::vector<double> std_sort_times;

    benchmark_sorting_algorithms(sizes, radix_times, std_sort_times);

    std::cout << "SizettRadix Sort No Hashmapttstd::sortn";
    for (long long i = 0; i < sizes.size(); ++i) {
        std::cout << std::scientific << std::setprecision(3) << (float)sizes[i] << "tt" << radix_times[i] << "tt" << std_sort_times[i] << "n";
    }
    return 0;
}

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật