學習經典算法—JavaScript篇（一）排序算法

時間 2019-11-09

標籤學習經典算法 javascript 排序算法欄目 JavaScript 简体版

原文原文鏈接

前端攻城獅——學習經常使用的排序算法

1、冒泡排序

優勢：

全部排序中最簡單的，易於理解；

缺點：

時間複雜度O(n^2),平均來講是最差的一種排序方式；
由於在默認狀況下，對於已經排好序的部分，此排序任然會進行比較（固然能夠進行改進優化）

算法步驟：

比較相鄰的元素，若是第一個比第二個大，就交換他們兩個。
對每一對相鄰元素做一樣的工做，從開始第一對一直到結尾的最後一對，如此將最大的數放在後面。
對全部的元素重複以上的步驟，除了最後一個。
持續每次對元素重複上面的步驟，直到排序完成。

原理分析：

經過比較兩個相鄰的項，（由小到大排序）若是第一個比的二個大，則交換它們的位置元素項向上移動至正確的順序，就好像氣泡升至表面，冒泡也所以得名。前端

const bubbleSort = (arr) => {
    const length= arr.length;
    for (let i = 0; i<length; i++){ //控制循環次數
        for(let j = i; j<length-1; j++){ //進行迭代循環比較
            if(arr[j] > arr[j+1]){
                let swap = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = swap;
            }
        }
    }
}

改進優化：
默認上述代碼，對於第一輪以後的循環任然會進行和所有元素的比較，但其實以前的循環已經將器排序正確了，因此能夠從內循環中減去外循環已經進行過的輪數，從而避免沒必要要的比較

const bubbleSort = (arr) => {
        const length= arr.length;
        for (let i = 0; i<length; i++){ //控制循環次數
            for(let j = i; j<length-1-i; j++){ //進行迭代循環比較足以-i
                if(arr[j] > arr[j+1]){
                    let swap = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = swap;
                }
            }
        }
    }

2、選擇排序

原理：

進行原地址比較，找到數據結構中最小值並放在第一位，接着在剩下的中找到第二個最小值放在第二位，依次類推；

代碼實現：面試

function selectionSort(arr) {
    var length= arr.length;
    var minIndex;
    for (var i = 0; i < length - 1; i++) {
        minIndex = i;
        for (var j = i + 1; j < length; j++) {
            if (arr[j] < arr[minIndex]) {     // 尋找最小的數
                minIndex = j;                 // 將最小數的索引保存
            }
        }
        if(i != minIndex){
            var temp = arr[i];
            arr[i] = arr[minIndex];
            arr[minIndex] = temp;  
        }
        
    }
    return arr;
}

3、插入排序

原理：

經過構建有序序列，對於未排序數據，在已排序序列中從後向前掃描，找到相應位置並插入。

排序步驟：

將第一待排序序列第一個元素看作一個有序序列，把第二個元素到最後一個元素當成是未排序序。
從頭至尾依次掃描未排序序列，將掃描到的每一個元素插入有序序列的適當位置。（若是待插入的元素與有序序列中的某個元素相等，則將待插入元素插入到相等元素的後面。）

代碼實現算法

function insertionSort(arr) {
    var len = arr.length;
    var preIndex, current;
    for (var i = 1; i < len; i++) {
        preIndex = i - 1;
        current = arr[i];
        while(preIndex >= 0 && arr[preIndex] > current) {
            arr[preIndex+1] = arr[preIndex];
            preIndex--;
        }
        arr[preIndex+1] = current;
    }
    return arr;
}

原理圖

4、歸併排序

原理：

歸併是一種分治算法，即將原始數組切分紅較小的數組，直到每一個小數組只有一個位置，接着將小數組歸併成較大的數組，每次歸併時進行排序，直到最後只有一個排序完畢的大數組。

代碼實現（遞歸）：

function mergeSort(arr) {  // 採用自上而下的遞歸方法，數組拆分
    var len = arr.length;
    if(len < 2) {
        return arr;
    }
    var middle = Math.floor(len / 2),
        left = arr.slice(0, middle),
        right = arr.slice(middle);
    return merge(mergeSort(left), mergeSort(right));
}
//合併數組，並進行排序
function merge(left, right)
{
    var result = [];

    while (left.length && right.length) {
        if (left[0] <= right[0]) {
            result.push(left.shift());
        } else {
            result.push(right.shift());
        }
    }

    while (left.length)
        result.push(left.shift());

    while (right.length)
        result.push(right.shift());

    return result;
}

原理圖

5、快速排序

原理：

快速排序使用分治法（Divide and conquer）策略來把一個串行（list）分爲兩個子串行（sub-lists）。

排序步驟：

首先，從數組中選擇中間一項做基數；
而後，建立兩個指針，左邊一個指向數組的第一項，右邊一個指向數組的最後一項；
移動左指針直到找到一個比基數大的元素，移動右指針，直到找到一個比基數小的元素；而後交換它們；
重複以上步驟，直到左指針超過了右指針；（這個過程將使得比基數小的樹都在基數的前面，較大的數都在基數的後面）
最後，對劃分後的小數組（比基數小的值組成的子數組，以及比基數大的值組成是子數組）重複以前的兩個步驟，直到數組已經徹底排序。

代碼實現

function quickSort(arr, left, right) {
    var len = arr.length,
        partitionIndex,
        left = typeof left != 'number' ? 0 : left,
        right = typeof right != 'number' ? len - 1 : right;

    if (left < right) {
        partitionIndex = partition(arr, left, right);
        quickSort(arr, left, partitionIndex-1);
        quickSort(arr, partitionIndex+1, right);
    }
    return arr;
}

function partition(arr, left ,right) {     // 分區操做
    var pivot = left,                      // 設定基準值（pivot）
        index = pivot + 1;
    for (var i = index; i <= right; i++) {
        if (arr[i] < arr[pivot]) {
            swap(arr, i, index);
            index++;
        }        
    }
    swap(arr, pivot, index - 1);
    return index-1;
}

function swap(arr, i, j) {
    var temp = arr[i];
    arr[i] = arr[j];
    arr[j] = temp;
}
function partition2(arr, low, high) {
  let pivot = arr[low];
  while (low < high) {
    while (low < high && arr[high] > pivot) {
      --high;
    }
    arr[low] = arr[high];
    while (low < high && arr[low] <= pivot) {
      ++low;
    }
    arr[high] = arr[low];
  }
  arr[low] = pivot;
  return low;
}

function quickSort2(arr, low, high) {
  if (low < high) {
    let pivot = partition2(arr, low, high);
    quickSort2(arr, low, pivot - 1);
    quickSort2(arr, pivot + 1, high);
  }
  return arr;
}