2019-09-26JS手写快排quicksort

递归:指在函数的定义中使用函数自身的方法;
排序算法的比较

术语解释

n:数据规模;
稳定:两个相等的值在排序前后相对位置是否改变,如果不会改变则成为稳定,反之为不稳定;
排序方式:内排序In-place是指所有操作都在内存中完成;外排序Out-place把数据放在磁盘中,排序通过磁盘和内存的数据传输才能进行;
时间复杂度:算法执行所消耗的时间;
空间复杂度:算法执行所需的内存的大小;

快速排序基于冒泡、递归分治。他在大数据情况下是最快的排序方式之一,平均事件复杂度很低(见图表)而且前面的系数很小,在大量随机输入的情况下最坏情况出现的概率是极小的。
动画演示
快速排序
js实现第一种看起来比较复杂,但是内存占用比较少。

function quickSort(arr, left, right) {
    /*
    * len为数组的长度;
    * left为需要数组中参与排序的起始点;right为数组中参与排序的终止点;
    * left如果有传数字那么就为left,没有传参则为0;
    * right如果有传参那么就为right,没有传参则为len-1;
    * 有传参可能会部分排序可能不会排序,没传参默认排序整个数组;
    * partitionIndex为分组界限;
    */
    var len = arr.length,partitionIndex,
        left = typeof left !== 'number' ? 0 : left,
        right = typeof right !== 'number' ? len - 1 : right;
        // 如果需要排序的起始索引小于终止索引则执行排序;递归的终止条件;
    if (left < right) {
        // partition的返回值作为partitionIndex来分隔数组;
        // 索引partitionIndex左边的元素均小于arr[partitionIndex];
        // 右边的元素均大于arr[partitionIndex];
        partitionIndex = partition(arr, left, right);
        // 数组中小于arr[partitionIndex]的部分(索引left到partitionIndex-1)再次使用quickSort排序;
        quickSort(arr, left, partitionIndex - 1);
        // 数组中大于arr[partitionIndex]的部分(索引partitionIndex+1到right)再次使用quickSort排序;
        quickSort(arr, partitionIndex + 1, right);
      }
    // 递归执行直到不满足left<right;返回本身;
    return arr;
}
function partition(arr, left, right) {
    /*
      * 这部分是具体实现排序的部分;
      * 将left赋值给pivot,作为参照物,因为left在最左边,只需要从左到右比较一遍即可判断整个数组;
      * index索引是arr中待交换位置;
    */
    var pivot = left,index = pivot + 1;
        // for循环从参照物arr[pivot]下一个元素arr[pivot+1]开始一直比较到子数组结束arr[right];
    for (var i = index; i <= right; i++) {
        // 循环中如果有任何小于参照物的,就将他交换到index的位置,然后index向右移动到下一个位置;
        if (arr[i] < arr[pivot]) {
            swap(arr, i, index);
            index++;
        }
    }
    /*
    * 因为每次都是交换完后index移动到下一个位置,所以在循环结束时,index仍为待交换的位置;
    * 此时索引pivot+1到index-1的元素都小于参照物arr[pivot];
    */
    // 交换pivot和index-1索引的值之后index-1索引左边全都是小于arr[index-1]的元素;
    swap(arr, pivot, index - 1);
    // 返回index-1作为拆分子数组的分界线;
    return index - 1;
}

第二种比较容易理解,但是内存占用较多。

function quickSort(arr) {
  /*
    * 创建len保存数组的长度,每次获取数组的长度都要实时查询不利于性能;
    * index作为保存取到的中间值;
    * pivot保存比较参照物;
    * left、right作为子数组的容器;
    */
    var len = arr.length,
        index,
        pivot,
        left=[],
        right=[];
    // 如果数组只有一位,就直接返回数组,递归的终止条件;
    if (len <= 1) return arr;
    //获取中间值的索引,使用Math.floor向下取整;
    index = Math.floor(len / 2);
    // 使用splice截取中间值,第一个参数为截取的索引,第二个参数为截取的长度;
    // 如果此处使用pivot=arr[index]; 那么将会出现无限递归的错误;
    // splice影响原数组,原数组长度减一;
    pivot = arr.splice(index, 1);
    len -= 1;
    // 小于arr[pivot]的存到left数组里,大于arr[pivot]的存到right数组;
    for (var i = 0; i < len; i++) {
        if (pivot > arr[i]) {
            left.push(arr[i]);
        } else {
            right.push(arr[i]);
        }
    }
    // 不断把分割的左右子数组传入quickSort,直到分割的只有一位直接返回子数组本身,递归终止;
    // 把每次分割的数组一层一层的用concat连接起来;
    // 每一层left里的元素都小于对应的pivot,right里的元素都大于对应的pivot;
    return quickSort(left).concat(pivot,quickSort(right));
}
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