JavaScript 排序算法（JavaScript sorting algorithms）

時間 2019-12-14

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JavaScrip 排序算法（JavaScript Sorting Algorithms）

基礎構造函數

如下幾種排序算法作爲方法放在構造函數裏。javascript

function ArrayList () {
  var array = [];

  // 交換位置
  var swap = function (index1, index2) {
    var aux = array[index1];
    array[index1] = array[index2];
    array[index2] = aux;
  }

  this.insert = function (item) {
    array.push(item);
  };

  this.toString = function () {
    return array.join();
  };

  this.val = function () {
    return array;
  }

  // 冒泡排序
  this.bubbleSort = function () {
    //etc
  }
}

1. 冒泡排序

冒泡排序比較任何兩個相鄰的項，若是第一個比第二個大，則交換它們。html

複雜度 O(n^2)。java

代碼

this.bubbleSort = function () {
  console.time('Bubble Sort');
  var length = array.length;
  for (var i = 0; i < length; i++) {
    for (var j = 0; j < length - 1 - i; j++) {
      if (array[j] > array[j+1]) {
        swap(j, j + 1);
      }
    }
  }
  console.timeEnd('Bubble Sort');
}

圖解

2. 選擇排序

選擇排序算法是一種原址比較排序算法。選擇排序大體的思路是找到數據結構中的最小值並將其放置在第一位，接着找到第二小的值並將其放在第二位，以此類推。git

複雜度：O(n^2)。github

代碼

this.selectionSort = function () {
  console.time('selectionSort');
  var length = array.length,
      indexMin;

  for (var i = 0; i < length - 1; i++) {
    indexMin = i;
    for (var j = i; j < length; j++) {
      if (array[indexMin] > array[j]) {
        indexMin = j;
      }
    }

    if (i !== indexMin) {
      swap(i, indexMin);
    }
  }
  console.timeEnd('selectionSort');
}

圖解

3. 插入排序

插入排序每次排一個數組項，以此方式構建最後的排序數組。假定第一項已經排序了，接着，它和第二項進行比較，第二項是應該待在原位仍是插到第一項以前呢？這樣，頭兩項就已正確排序，接着和第三項比較（它是該插入到第1、第二仍是第三的位置呢？），以此類推。算法

排序小型數組時，此算法比選擇排序和冒泡排序性能要好。數組

代碼

this.insertionSort = function () {
  console.time('insertionSort');
  var length = array.length,
      j, temp;

  for (var i = 1; i < length; i++) {
    j = i;
    temp = array[i];
    while (j > 0 && array[j-1] > temp) {
      array[j] = array[j-1];
      j--;
    }
    array[j] = temp;
  }
  console.timeEnd('insertionSort');
}

圖解

4. 歸併排序

歸併排序是一種分治算法。其思想是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，直到最後只有一個排序完畢的大數組。瀏覽器

複雜度：O(n log^n)。數據結構

代碼

this.mergeSort = function () {
  console.time('mergeSort');
  array = mergeSortRec(array);
  console.timeEnd('mergeSort');
}
var mergeSortRec  = function (array) {
  var length = array.length;
  if (length === 1) {
    return array;
  }

  var mid = Math.floor(length / 2),
      left = array.slice(0, mid),
      right = array.slice(mid, length);

  return merge(mergeSortRec(left), mergeSortRec(right));
}
var merge = function (left, right) {
  var result = [],
      il = 0,
      ir = 0;

  while (il < left.length && ir < right.length) {
    if (left[il] < right[ir]) {
      result.push(left[il++]);
    } else {
      result.push(right[ir++]);
    }
  }

  while (il < left.length) {
    result.push(left[il++]);
  }

  while (ir < right.length) {
    result.push(right[ir++]);
  }

  return result;
}

圖解

5. 快速排序

歸併排序同樣，快速排序也使用分治的方法，將原始數組分爲較小的數組（但它沒有像歸併排序那樣將它們分割開）。dom

它的性能一般比其餘的複雜度爲O(n log^n)的排序算法要好。

複雜度：O(n log^n)。

代碼

this.quickSort = function () {
  console.time('quickSort');
  quick(array, 0, array.length - 1);
  console.timeEnd('quickSort');
}

var quick = function (array, left, right) {
  var index;
  if (array.length > 1) {
    index = partition(array, left, right);

    if (left < index - 1) {
      quick(array, left, index - 1);
    }

    if (index < right) {
      quick(array, index, right);
    }
  }
};

// 劃分過程
var partition = function (array, left, right) {
  var pivot = array[Math.floor((right + left) / 2)],
      i = left,
      j = right;

  while (i < j) {
    while (array[i] < pivot) {
      i++;
    }

    while (array[j] > pivot) {
      j--;
    }

    if (i <= j) {
      swapQuickSort(array, i, j);
      i++;
      j--;
    }
  }
  return i;
}

var swapQuickSort = function (array, index1, index2) {
  var aux = array[index1];
  array[index1] = array[index2];
  array[index2] = aux;
}

圖解

6. ECMAScript 排序

ECMAScript沒有定義用哪一個排序算法，因此瀏覽器廠商能夠自行去實現算法。例如，Mozilla Firefox使用歸併排序做爲Array.prototype.sort的實現，而Chrome使用了一個快速排序（下面咱們會學習的）的變體。

this.esSort = function () {
  console.time('esSort');
  var tempArray = [];
  tempArray = array.sort(function (a, b) {
    return a - b;
  });
  console.timeEnd('esSort');
  return tempArray;
}

性能測試

環境

OS：WIN10 64位
瀏覽器：Google Chrome 60.0.3112.78

代碼

/**
* 建立隨機數組
* @param  {[type]} size [description]
* @return {[type]}      [description]
*/
function createNonSortedArray (size) {
  var array = new ArrayList();
  for (var i = size; i > 0; i--) {
    var tempNum = Math.random() * i >>> 0;
    array.insert(tempNum);
  }
  return array;
}

// 冒泡排序
(function () {
  var array = createNonSortedArray(500);
  array.bubbleSort(); // Bubble Sort: 2.625ms
  console.log(array.val());
}());


// 選擇排序
(function () {
  var array = createNonSortedArray(500);
  array.selectionSort(); // selectionSort: 1.986083984375ms
  console.log(array.val());
}());

// 插入排序
(function () {
  var array = createNonSortedArray(500);
  array.insertionSort(); // insertionSort: 1.825927734375ms
  console.log(array.val());
}());

// 歸併排序
(function () {
  var array = createNonSortedArray(500);
  array.mergeSort(); // mergeSort: 0.76416015625ms
  console.log(array.val());
}());


// 快速排序
(function () {
  var array = createNonSortedArray(500);
  array.quickSort(); // quickSort: 0.39111328125ms
  console.log(array.val());
}());


// ES排序
(function () {
  var array = createNonSortedArray(500);
  array.esSort(); // esSort: 0.34130859375ms
  console.log(array.val());
}());