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JavaScript 排序,不只是冒泡

JavaScript 排序,不只是冒泡

作者: 96828563cc70 | 来源:发表于2017-03-29 11:00 被阅读13次

    做编程,排序是个必然的需求。前端也不例外,虽然不多,但是你肯定会遇到。

    不过说到排序,最容易想到的就是冒泡排序,选择排序,插入排序了。

    冒泡排序

    依次比较相邻的两个元素,如果后一个小于前一个,则交换,这样从头到尾一次,就将最大的放到了末尾。

    从头到尾再来一次,由于每进行一轮,最后的都已经是最大的了,因此后一轮需要比较次数可以比上一次少一个。虽然你还是可以让他从头到尾来比较,但是后面的比较是没有意义的无用功,为了效率,你应该对代码进行优化。

    图片演示如下:

    代码实现:

    算法代码

    function bubbleSort(arr) {

    var len = arr.length;

    for (var i =0; i < len -1; i++) {

    for (var j =0; j < len -1- i; j++) {

    if (arr[j] > arr[j+1]) {        // 相邻元素两两对比

    var temp = arr[j+1];        // 元素交换

    arr[j+1] = arr[j];

    arr[j] = temp;

    }

    }

    }

    return arr;

    }

    选择排序

    选择排序我觉得是最简单的了,大一学VB的时候,就只记住了这个排序方法,原理非常简单:每次都找一个最大或者最小的排在开始即可。

    首先在未排序序列中找到最小(大)元素,存放到排序序列的起始位置

    再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,然后放到已排序序列的末尾。

    重复第二步,直到所有元素均排序完毕。

    动图演示:

    代码演示:

    算法代码

    function selectionSort(arr) {

    var len = arr.length;

    var minIndex, temp;

    for (var i =0; i < len -1; i++) {

    minIndex = i;

    for (var j = i +1; j < len; j++) {

    if (arr[j] < arr[minIndex]) {     // 寻找最小的数

    minIndex = j;                 // 将最小数的索引保存

    }

    }

    temp = arr[i];

    arr[i] = arr[minIndex];

    arr[minIndex] = temp;

    }

    return arr;

    }

    插入排序

    插入排序也比较简单。就像打扑克一样,依次将拿到的元素插入到正确的位置即可。

    将第一待排序序列第一个元素看做一个有序序列,把第二个元素到最后一个元素当成是未排序序列。

    从头到尾依次扫描未排序序列,将扫描到的每个元素插入有序序列的适当位置。(如果待插入的元素与有序序列中的某个元素相等,则将待插入元素插入到相等元素的后面。)

    动图演示:

    代码示例:

    算法代码

    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;

    }

    简单的代价是低效

    上面三种都是非常简单的排序方法,简单的同时呢,效率也会比较低,还是拿这本书里的对比图来说明:

    时间复杂度都高达O(n^2),而它们后面的一些排序算法时间复杂度基本都只有O(n log n)。

    我的强迫症又犯了,我想要高效率一点的排序方法。

    归并排序

    简单把这本书的内容过了一遍,当时就理解了这个归并排序,因此这里就谈一下这个归并排序吧。

    基本原理是分治法,就是分开并且递归来排序。

    步骤如下:

    申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列;

    设定两个指针,最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置;

    比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置;

    重复步骤 3 直到某一指针达到序列尾;

    将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾。

    动图演示:

    代码示例:

    算法代码

    function mergeSort(arr) {  // 采用自上而下的递归方法

    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));

    }

    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;

    }

    既然是个爱折腾的人,折腾了总得看看效果吧。

    效率测试

    由于我学这个来进行排序不是对简单数组,数组内都是对象,要对对象的某个属性进行排序,还要考虑升降序。

    因此我的代码实现如下:

    算法代码

    /**

    * [归并排序]

    * @param  {[Array]} arr   [要排序的数组]

    * @param  {[String]} prop  [排序字段,用于数组成员是对象时,按照其某个属性进行排序,简单数组直接排序忽略此参数]

    * @param  {[String]} order [排序方式 省略或asc为升序 否则降序]

    * @return {[Array]}       [排序后数组,新数组,并非在原数组上的修改]

    */

    var mergeSort = (function() {

    // 合并

    var _merge = function(left, right, prop) {

    var result = [];

    // 对数组内成员的某个属性排序

    if (prop) {

    while (left.length && right.length) {

    if (left[0][prop] <= right[0][prop]) {

    result.push(left.shift());

    } else {

    result.push(right.shift());

    }

    }

    } else {

    // 数组成员直接排序

    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;

    };

    var _mergeSort = function(arr, prop) { // 采用自上而下的递归方法

    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, prop), _mergeSort(right, prop), prop);

    };

    return function(arr, prop, order) {

    var result = _mergeSort(arr, prop);

    if (!order || order.toLowerCase() ==='asc') {

    // 升序

    return result;

    } else {

    // 降序

    var _ = [];

    result.forEach(function(item) {

    _.unshift(item);

    });

    return _;

    }

    };

    })();

    需要对哪个属性进行排序是不确定,可以随意指定,因此写成了参数。有由于不想让这些东西在每次循环都进行判断,因此代码有点冗余。

    关于降序的问题,也没有加入参数中,而是简单的升序后再逆序输出。原因是不想让每次循环递归里都去判断条件,所以简单处理了。

    下面就是见证效率的时候了,一段数据模拟:

    算法代码

    var getData = function() {

    return Mock.mock({

    "list|1000": [{

    name:'@cname',

    age:'@integer(0,500)'

    }]

    }).list;

    };

    上面使用Mock进行了模拟数据,关于Mock :http://mockjs.com/

    实际测试来啦:

    算法代码

    // 效率测试

    var arr = getData();

    console.time('归并排序');

    mergeSort(arr,'age');

    console.timeEnd('归并排序');

    console.time('冒泡排序');

    for (var i =0, l = arr.length; i < l -1; ++i) {

    var temp;

    for (var j =0; j < l - i -1; ++j) {

    if (arr[j].age > arr[j +1].age) {

    temp = arr[j +1];

    arr[j +1] = arr[j];

    arr[j] = temp;

    }

    }

    }

    console.timeEnd('冒泡排序');

    进行了五次,效果如下:

    运行效果代码

    // 归并排序:6.592ms

    // 冒泡排序:25.959ms

    // 归并排序:1.334ms

    // 冒泡排序:20.078ms

    // 归并排序:1.085ms

    // 冒泡排序:16.420ms

    // 归并排序:1.200ms

    // 冒泡排序:16.574ms

    // 归并排序:2.593ms

    // 冒泡排序:12.653ms

    最低4倍,最高近16倍的效率之差还是比较满意的。

    虽然1000条数据让前端排序的可能性不大,但是几十上百条的情况还是有的。另外由于node,JavaScript也能运行的服务端了,这个效率的提升也还是有用武之地的。

    一点疑问

    归并排序里面使用了递归,在《数据结构与算法 JavaScript 描述》中,作者给出了自下而上的迭代方法。但是对于递归法,作者却认为:

    引用

    However, it is not possible to do so in JavaScript, as the recursion goes too deep for the language to handle.

    然而,在 JavaScript 中这种方式不太可行,因为这个算法的递归深度对它来讲太深了。

    gitbook上这本书的作者对此有疑问,我也有疑问。

    归并中虽然用了递归,但是他是放在return后的呀。关于在renturn后的递归是有尾递归优化的呀。

    关于尾递归优化是指:本来外层函数内部再调用一个函数的话,由于外层函数需要等待内层函数返回后才能返回结果,进入内层函数后,外层函数的信息,内存中是必须记住的,也就是调用堆栈。而内部函数放在return关键字后,就表示外层函数到此也就结束了,进入内层函数后,没有必要再记住外层函数内的所有信息。

    上面是我的理解的描述,不知道算不算准确。chrome下已经可以开启尾递归优化的功能了,我觉得这个递归是不该影响他在JavaScript下的使用的。

    最后

    有兴趣的话,推荐读读这本书,进行排序的时候,可以考虑一些更高效的方法。

    不过需要注意的是,这些高效率的排序方法,一般都需要相对较多的额外内存空间,需要权衡一下。

    另外,非常小规模的数据就没有必要了。一是影响太小,而是我们人的效率问题,一分钟能从头写个冒泡、选择、插入的排序方法,而换成是归并排序呢?

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