排序算法

什么是算法

高德纳《计算机程序设计艺术》里对算法的归纳:

输入:一个算法必须有零个或以上输入量
输出:一个算法应有一个或以上输出量
明确性:算法的描述必须无歧义,实际运行结果是确定的
有限性:必须在有限个步骤内结束
有效性:又称可行性。能够被执行者实现

定义问题

数组 array 含有 N 个正整数,输入量为array, array 中的数字从小到大排列,输出量为排好序的数组。

列如

var array = [3,44,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48]
function sort(){
  你的代码
}
sort(array) == [2, 3, 4, 5, 15, 19, 26, 27, 36, 38, 44, 46, 47, 48, 50]

不会做

遇到思路障碍怎么办?

1.将抽象的问题转化为具体的问题
2.将没见过的问题转化为见过的问题

冒泡排序

教官双手算法:较高的往后站

Javascript代码实现:

function bubbleSort(array){
  var i;
  var j;
  for (i = 0; i < array.length; i++) {
    for (j = 0; j < array.length - 1 - i;j++){
      if(array[j] > array[j+1]){
        swap(array,j,j+1);
      }
    }
  }
  return array;
}
function swap(array,a,b){
  var temp = array[a];
  array[a] = array[b];
  array[b] = temp;
}
var arr=[3,44,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48];
console.log(bubbleSort(arr));//[2, 3, 4, 5, 15, 19, 26, 27, 36, 38, 44, 46, 47, 48, 50]

冒泡排序动图演示:

冒泡排序.gif
冒泡排序.gif

选择排序

教官一指算法:最矮到前面来

Javascript代码实现:

function selectionSort(array){
  var i;
  var j;
  var indexOfMin;
  for(i=0;i<array.length;i++){
    indexOfMin = i;
    for(j=i+1;j<array.length;j++){
      if(array[j] < array[indexOfMin]){
        indexOfMin = j
      }
    }
    if(indexOfMin !== i){
      swap(array,i,indexOfMin)
    }
  }
  return array;
}
function swap(array,a,b){
  var temp = array[a];
  array[a] = array[b];
  array[b] = temp;
}
var arr=[3,44,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48];
console.log(selectionSort(arr));//[2, 3, 4, 5, 15, 19, 26, 27, 36, 38, 44, 46, 47, 48, 50]

选择排序动图演示:

选择排序.gif
选择排序.gif

插入排序

起牌算法

Javascript代码实现:

function insertionSort(array){
    for(var i =1;i < array.length;i++){
      var key = array[i];
      var j = i - 1;
      while (j >= 0 && array[j] > key){
        array[j + 1] = array[j];
        j--;
      }
      array[j + 1] = key;
    }
    return array;
}
var arr=[3,44,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48];
console.log(insertionSort(arr));//[2, 3, 4, 5, 15, 19, 26, 27, 36, 38, 44, 46, 47, 48, 50]

插入排序动图演示:

插入排序.gif
插入排序.gif

归并排序

领导算法

Javascript代码实现:

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;
}
var arr=[3,44,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48];
console.log(mergeSort(arr));//[2, 3, 4, 5, 15, 19, 26, 27, 36, 38, 44, 46, 47, 48, 50]

归并排序动图演示:

归并排序.gif
归并排序.gif

快速排序

自私算法:我前面的都比我矮,我后面的都比我高

Javascript代码实现:

function quickSort(arr) {
  if (arr.length <= 1) { return arr; }
  var pivotIndex = Math.floor(arr.length / 2);
  var pivot = arr.splice(pivotIndex, 1)[0];
  var left = [];
  var right = [];
  for (var i = 0; i < arr.length; i++){
    if (arr[i] < pivot) {
      left.push(arr[i]);
    } else {
      right.push(arr[i]);
    }
  }
  return quickSort(left).concat([pivot], quickSort(right));
};

var arr=[3,44,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48];
console.log(quickSort(arr));//[2, 3, 4, 5, 15, 19, 26, 27, 36, 38, 44, 46, 47, 48, 50]

快速排序动图演示:

快速排序.gif
快速排序.gif

随机化快速排序

我的运气不可能那么差

Javascript代码实现:

function split(array, low, high) {
    var i = low;
    var x = array[low];
    for(var j = low + 1; j <= high; j++) {
        if(array[j] <= x) {
            i ++;
            if(i != j) {
                var temp = array[i];
                array[i] = array[j];
                array[j] = temp;
            }
        }
    }
    temp = array[low];
    array[low] = array[i];
    array[i] = temp;
    return i;
}
function rquicksort(array, low, high) {
    if(low < high) {
        var v = parseInt(Math.random()*(high-low+1) + low);
        var tmp = array[low];
        array[low] = array[v];
        array[v] = tmp; 
        var w = split(array, low, high);
        rquicksort(array, low, w -1);
        rquicksort(array, w +1, high);
        return array;
    }
}
var arr=[3,44,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48];
arr = rquicksort(arr, 0, arr.length-1);
console.log(arr);//[2, 3, 4, 5, 15, 19, 26, 27, 36, 38, 44, 46, 47, 48, 50]

随机化快速排序动图演示:

随机化快速排序.gif
随机化快速排序.gif

排序算法演示

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