Javascript算法系列之快速排序（Quicksort）

時間 2019-11-26

標籤 javascript 算法系列快速排序 quicksort 欄目 JavaScript 简体版

原文原文鏈接

原文出自：javascript

http://www.nczonline.net/blog/2012/11/27/computer-science-in-javascript-quicksort/java

https://gist.github.com/paullewis/1981455#file-gistfile1-jsgit

快速排序（Quicksort）是對冒泡排序的一種改進，是一種分而治之算法歸併排序的風格github

核心的思想就是經過一趟排序將要排序的數據分割成獨立的兩部分，其中一部分的全部數據都比另一部分的全部數據都要小，而後再按此方法對這兩部分數據分別進行快速排序，整個排序過程能夠遞歸進行，以此達到整個數據變成有序序列算法

理論上的步驟：數組

找到一個「支點」項目在數組中，能夠是中心點,基準
在陣列中的第一項開始指針（左指針）。
在數組中的最後一個項目開始一個指針（右指針）。
而在左指針數組中的值小於樞軸值，將左指針向右（加1）。繼續，直到在左指針的值大於或等於所述樞軸值。
而在合適的指針數組中的值大於樞軸值，將右指針向左（減去1）。繼續下去，直到在正確的指針的值小於或等於所述樞軸值。
若是左指針是小於或等於右指針，而後交換的值在數組中的這些位置。
移動左指針向右由1和右指針向左之一。
若是左指針和右指針不符合，請轉到步驟1。

原文太羅嗦了，簡單的來講函數

在數據集之中，選擇一個元素做爲"基準"（pivot）。
全部小於"基準"的元素，都移到"基準"的左邊；全部大於"基準"的元素，都移到"基準"的右邊。
對"基準"左邊和右邊的兩個子集，不斷重複第一步和第二步，直到全部子集只剩下一個元素爲止。

來個實際的demo性能

var items = [4, 2, 6, 5, 3, 9];

具體的流程算法以下：ui

針對這一組數組，如何選擇這個支點呢，有些算法選擇第一項爲支點，這是否是最好的選擇，性能最差。通常更好地選擇數組中間的支點，因此考慮5是樞軸值（數組的長度除以2）spa

接下來從左邊拿0位置拿第一個數與支點5對比，若是4<5,那麼指針的位置就偏移到1，而後2<5,一次類推

若是6>5的時候，此時左邊的指針就中止移動

而後從右邊的指針開始移動，也是如此，只是右邊是取的大於的值，好比9>5 ，往前移位，3<5，此時也中止移動，而後交換指針對應的數值

第一步:選擇支點

第二步: 指針在先後開始偏移

第三步：若是4<5，繼續移動左邊的指針往下

第四步：若是2<5，往下，6>5中止

第五步：9>5，往前，3<5中止

第六步：交換指針指向的值

第七步：繼續如上的操做，直到支點

第八部：若是指針到了支點，就中止

配合實現交換的swap的代碼

function swap(items, firstIndex, secondIndex){
    var temp = items[firstIndex];
    items[firstIndex] = items[secondIndex];
    items[secondIndex] = temp;
}

實現的代碼

function partition(items, left, right) {
    var pivot   = items[Math.floor((right + left) / 2)],
        i       = left,
        j       = right;
    while (i <= j) {
        while (items[i] < pivot) {
            i++;
        }
        while (items[j] > pivot) {
            j--;
        }
        if (i <= j) {
            swap(items, i, j);
            i++;
            j--;
        }
    }
    return i;
}

這個函數接受三個參數： items ，這是值進行排序的陣列， left ，這是該指數以啓動左指針時，和right ，這是該指數以啓動右指針。樞軸值是經過將所肯定的left和right的值，而後除以2。由於這個值多是一個浮點數，有必要進行一些舍入。

整個算法是循環只是一個循環。外環肯定什麼時候全部的數組範圍的項目已經被處理。左，右指針的兩個內部循環控制運動。當兩個內部循環的完成，則該指針進行比較，以肯定是否交換是必要的。在交換以後，兩個指針被移動，使外循環繼續，在合適的地方。該函數返回的左指針的值，由於這是用於肯定從哪裏開始隔間的下一次。請記住，該分區是發生在地方，而不會產生任何額外的數組。

快速排序算法基本上經過劃分整個陣列的工做原理，而後遞歸地分割陣列的左側和右側的部分，直到整個陣列被排序。

在前面的例子中，數組變[4, 2, 3, 5, 6, 9]一個分區，並返回索引後爲4（左指針的最後一個席位），開始遞歸左右2個分割陣列

以下面的圖所示

第一步：找到指針遍歷的位置,肯定支點

第二步：從左右指針位置開始,對比4<3，中止

第三步：由於5>3,移動右邊的指針,由於3==3,中止

第四步：交換指針指向的值

第五步：依次如上處理

第六步：由於2<3,移動左邊指針，由於4>3，中止

由於左邊的指針超過了右邊的指針，中止

該過程以後，該陣列變成[3, 2, 4, 5, 6, 9]和返回的索引是1，繼續這樣，直到全部的陣列左側的排序。而後相同的處理接着在右側的陣列。基本對數的快速排序，而後變得很是簡單：

function quickSort(items, left, right) {
    var index;
    if (items.length > 1) {
        index = partition(items, left, right);
        if (left < index - 1) {
            quickSort(items, left, index - 1);
        }
        if (index < right) {
            quickSort(items, index, right);
        }

    }
    return items;
}

// first call
var result = quickSort(items, 0, items.length - 1);