JavaScript实现经典排序算法

先看一下各个算法的时间复杂度和空间复杂度
说明：
时间复杂度：指的是一个算法执行所耗费的时间
空间复杂度指：运行完一个程序所需内存的大小
稳定指：若是a=b,a在b的前面，排序后a仍然在b的前面
不稳定指：若是a=b，a在b的前面，排序后可能会交换位置

下面主要经过文字和动图介绍冒泡排序、选择排序、快速排序和插入排序这些经典的排序算法，并用js代码实现

1. 冒泡排序（Bubble Sort）

冒泡排序可谓是最经典的排序算法了，它是基于比较的排序算法，其优势是实现简单，排序数量较小时性能较好。
它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，若是它们的顺序错误就把它们交换过来。走访数列的工做是重复地进行直到没有再须要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是由于越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。

1. 1 算法原理

相邻的数据进行两两比较，小数放在前面，大数放在后面，若是前面的数据比后面的数据大，就交换这两个数的位置。也能够实现大数放在前面，小数放在后面，若是前面的数据比后面的小，就交换两个的位置。要实现上述规则须要用到两层for循环。

1. 2 算法描述

1. 比较相邻的元素。若是第一个比第二个大，就交换它们两个；
2. 对每一对相邻元素做一样的工做，从开始第一对到结尾的最后一对，这样在最后的元素应该会是最大的数；
3. 针对全部的元素重复以上的步骤，除了最后一个；
4. 重复步骤1~3，直到排序完成。

1. 3 动图演示

1. 4 js代码实现

function bubbleSort(arr) {
  var len = arr.length;
  for (var i = 0; i < len; i++) {
    for (var j = 0; j < len - 1 - i; j++) {
      if (arr[j] > arr[j + 1]) { // 相邻元素两两对比
      // 元素交换
      /** 1.使用中间变量 **/ 
        var temp = arr[j + 1]; 
        arr[j + 1] = arr[j]
        arr[j] = temp
        /** 2.适用纯数字的数组排序 **/
        arr[j] = arr[j] +  arr[j + 1]
        arr[j + 1] =  arr[j] - arr[j + 1]
        arr[j] -= arr[j + 1]
        /** 3.使用es6解构赋值 **/
        [arr[j]， arr[j + 1]] = [arr[j + 1], arr[j]]
      }
    }
  }
  return arr;
}
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冒泡排序算法优化

function bubbleSort(arr) {
  var len = arr.length;
  for (var i = 0; i < len; i++) {
    var exchange=false; // 交换标志 
    for (var j = 0; j < len - 1 - i; j++) {
      if (arr[j] > arr[j + 1]) { // 相邻元素两两对比
        [arr[j], arr[j + 1]] = [arr[j + 1], arr[j]] // 元素交换
        exchange=true; //
      }
    }
    if(!exchange){ // 若本趟排序未发生交换，提早终止算法
        break;
    }
  }
  return arr;
}

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2. 选择排序（Selection Sort）

表现最稳定的排序算法之一，由于不管什么数据进去都是O(n²)的时间复杂度。。。因此用到它的时候，数据规模越小越好。惟一的好处可能就是不占用额外的内存空间了吧。

2. 1 算法原理

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，而后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，而后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到全部元素均排序完毕。

2. 2 算法描述

n个记录的直接选择排序可通过n-1趟直接选择排序获得有序结果。具体算法描述以下：

1. 初始状态：无序区为R[1..n]，有序区为空；
2. 第i趟排序(i=1,2,3…n-1)开始时，当前有序区和无序区分别为R[1..i-1]和R(i..n）。该趟排序从当前无序区中-选出关键字最小的记录R[k]，将它与无序区的第1个记录R交换，使R[1..i]和R[i+..n)分别变为记录个数增长1个的新有序区和记录个数减小1个的新无序区；
3. n-1趟结束，数组有序化了。

2. 3 动图演示

2. 4 js代码实现

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;
}

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3. 插入排序（Insertion Sort）

插入排序（Insertion-Sort）的算法描述是一种简单直观的排序算法。

3. 1 算法原理

它的工做原理是经过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。插入排序在实现上，一般采用in-place排序（即只需用到O(1)的额外空间的排序），于是在从后向前扫描过程当中，须要反复把已排序元素逐步向后挪位，为最新元素提供插入空间。

3. 2 算法描述

通常来讲，插入排序都采用in-place在数组上实现。具体算法描述以下：

1. 从第一个元素开始，该元素能够认为已经被排序；
2. 取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描；
3. 若是该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置；
4. 重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置；
5. 将新元素插入到该位置后；
6. 重复步骤2~5。

3. 3 动图演示

3. 4 js代码实现

function insertSort(arr) {
  // 从1位置开始遍历arr中每元素，同时声明空变量temp
  for (let i = 1; i < arr.length; i++) {
    if (arr[i] < arr[i - 1]) { // 若是当前元素<前一个元素
      let temp = arr[i] // 将当前元素值临时保存在temp中
      let p = i - 1 // 定义变量 p = i- 1
      // 循环 条件：
      // 1. p>=0且temp小于p位置的元素
      while (p >= 0 && temp < arr[p]) {
        // 循环体： 将P位置的值赋值给p的后一个元素
        arr[p + 1] = arr[p]
        p-- // p向前移动一个
      }
      arr[p + 1] = temp // 将temp的值赋值给p+1位置的元素
    }
  }
}
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4. 快速排序（Selection Sort）

快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。在平均情况下，排序 n 个项目要 Ο(nlogn) 次比较。在最坏情况下则须要 Ο(n2) 次比较，但这种情况并不常见。事实上，快速排序一般明显比其余 Ο(nlogn) 算法更快，由于它的内部循环（inner loop）能够在大部分的架构上颇有效率地被实现出来。

4. 1 算法原理

快速排序又是一种分而治之思想在排序算法上的典型应用。本质上来看，快速排序应该算是在冒泡排序基础上的递归分治法。

4. 2 算法描述

1. 选基准：在数据结构中选择一个元素做为基准(pivot
2. 划分区：参照基准元素值的大小，划分无序区，全部小于基准元素的数据放入一个区间，全部大于基准元素的数据放入另外一区间，分区操做结束后，基准元素所处的位置就是最终排序后它应该所处的位置
3. 递归：对初次划分出来的两个无序区间，递归调用第 1步和第 2步的算法，直到全部无序区间都只剩下一个元素为止。

4. 3 动图演示

4. 4 js代码实现

function quickSort(arr){
    //若是arr.length<=1,则直接返回arr
    if(arr.length<=1){return arr}
    // arr的元素个数/2，再下去整，将值保存在pivotIndex中
    var pivotIndex=Math.floor(arr.length/2);
    // 将arr中pivotIndex位置的元素，保存在变量pivot中
    var pivot=arr[pivotIndex];
    //声明空数组left和right
    var left=[];
    var right=[];
    for(var i=0;i<arr.length;i++){  // 遍历arr中每一个元素
        if(i !== pivotIndex){ // 若是i !== pivotIndex
            if(arr[i]<=pivot){ // 若是当前元素值<pivot
                left.push(arr[i]); // 就将当前值压入left
            }else{
                right.push(arr[i]); // 就将当前值压入right
            }
        }
    }
    //递归
    return quickSort(left).concat(pivot, quickSort(right)); // 连接多个数组到 left 从小到大
}
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参考文献

• 十大经典排序算法
• js排序算法汇总
• 技术面试宝典： 很全面的算法和数据结构知识（含代码实现）下篇

本文首发于我的技术博客 liliuzhu.gitee.io/blog