技术分享：基本排序算法
前言：
今天我给大家分享一点排序算法的知识。大概要花30分钟的时间，我尽量控制在20分钟左右。
首先，我想问大家一个问题，你们知道的排序算法有哪些？冒泡排序？快速排序？
那你们知道它们之间的差异是什么？有的快有的慢对吧？没错，排序算法分为基本排序算法和高级排序算法。我今天要讲的就是基本排序算法。请看下面的目录。
技术主题：基本排序算法
目录：
一、冒泡排序
- 原理
- 实现方法
二、选择排序
- 原理
- 实现方法
三、插入排序
- 原理
- 实现方法
四、如何通过测试来比较这三种算法的速度？
五、其他（有时间的话就讲）
【问题1】sort()方法用的是什么排序算法？
【问题2】for循环中++i 和 i++ 的区别？
基本排序算法有三种，冒泡排序、选择排序、插入排序。我会依次讲它们的原理和实现方法。最后会讲下如何比较它们的排序速度。
冒泡排序
我们先来看冒泡排序，冒泡排序是最基本的排序算法，也是最慢的。
它的原理是什么呢？我用表格给大家演示。更直观。（打开表格，随机输入一串数据）
从第一个数字开始，和它相邻的数字比较，左边比右边大就交换。一直重复这个过程，直到最大的数字移到最右端。
不知道大家听懂了没有？有问题可以提出来哦。没问题的话，那我给大家看下代码怎么实现这种算法。看完代码我再给大家演示一遍也可以。
function swap(arr, index1, index2) {
var temp = arr[index1];
arr[index1] = arr[index2];
arr[index2] = temp;
}
/**冒泡排序 */
function bubbleSort(arr) {
for (var outer = arr.length; outer >= 2; --outer) {
console.log(arr.toString());
for (var inner = 0; inner <= outer - 1; ++inner) {
if (arr[inner] > arr[inner+1]) {
swap(arr, inner, inner + 1);
}
}
}
console.log(arr.toString());
}
/**选择排序 */
function selectionSort(arr) {
var min;
for (var outer = 0; outer < arr.length - 1; ++outer) {
console.log(arr.toString());
min = outer;
for (var inner = outer + 1; inner < arr.length; ++inner) {
if (arr[inner] < arr[min]) {
min = inner;
}
}
swap(arr, outer, min);
}
console.log(arr.toString());
}
/**插入排序 */
function insertionSort(arr) {
var temp, inner;
for (var outer = 1; outer <= arr.length - 1; ++outer) {
console.log(arr.toString());
temp = arr[outer];
inner = outer;
while(inner > 0 && (arr[inner-1] >= temp)) {
arr[inner] = arr[inner - 1];
--inner;
}
arr[inner] = temp;
}
console.log(arr.toString());
}
这里有3个函数。分别用来实现冒泡排序、选择排序、插入排序。
我先讲一下他们的共同点，第一、都是嵌套循环，第二、都用到了交换函数swap，请看swap的代码。
swap函数
function swap(arr, index1, index2) { var temp = arr[index1]; arr[index1] = arr[index2]; arr[index2] = temp; }
现在看下冒泡排序函数
/**冒泡排序 */
function bubbleSort(arr) {
for (var outer = arr.length; outer >= 2; --outer) {
console.log(arr.toString());
for (var inner = 0; inner <= outer - 1; ++inner) {
if (arr[inner] > arr[inner+1]) {
swap(arr, inner, inner + 1);
}
}
}
console.log(arr.toString());
}
外层的for循环是用来控制内层for循环的长度的。所以它是递减的。
（。。。。）讲完后
我再给大家用表格演示一遍冒泡排序的过程，一边对照代码一边演示
现在用代码执行一遍，看看代码执行的冒泡排序和我演示的过程是不是一致的。执行结果如下：
大家有什么问题吗？没有的话我继续讲选择排序。
（时间有限，我得快点讲）
选择排序
请看表格。
请看代码。
/**选择排序 */
function selectionSort(arr) {
var min;
for (var outer = 0; outer < arr.length - 1; ++outer) {
console.log(arr.toString());
min = outer;
for (var inner = outer + 1; inner < arr.length; ++inner) {
if (arr[inner] < arr[min]) {
min = inner;
}
}
swap(arr, outer, min);
}
console.log(arr.toString());
}
同样也用代码验证一下[9, 2, 6, 3, 8, 0]
有些循环输出的结果和上一次是一样的，我在表格中省略掉了。
选择排序就是这样。大家有什么疑问吗？要不要我用表格再演示一遍。没有的话我继续讲插入排序。
插入排序
请看表格，还是这一组数据。
看下插入排序的方法
/**插入排序 */
function insertionSort(arr) {
var temp, inner;
for (var outer = 1; outer <= arr.length - 1; ++outer) {
console.log(arr.toString());
temp = arr[outer];
inner = outer;
while(inner > 0 && (arr[inner-1] >= temp)) {
arr[inner] = arr[inner - 1];
--inner;
}
arr[inner] = temp;
}
console.log(arr.toString());
}
代码验证一下
到这里三种基本排序算法都讲完了。
你们都听懂了吗？我提个问题吧，你们觉得哪一种排序算法好？
我们需要一个客观的衡量。
这三种排序算法的复杂度非常相似。从理论上来说，他们的执行效率也应该差不多。现在我们就做一个测试来比较它们的效率，看看到底哪个更快。
这个测试怎么来做呢？我们不可能手动输入1000,10000个数据来测试。所以，
首先我们要准备2个工具。一个可以生成随机数组的类。还有一个问题是如何计时。这个等下再说。先看怎么生成数组。
function CArray(numElements) { this.dataStore = []; this.pos = 0; this.numElements = numElements; this.toString = toString; this.setData = setData; this.swap = swap; // 交换方法 this.bubbleSort = bubbleSort; // 冒泡排序 this.selectionSort = selectionSort; // 选择排序 this.insertionSort = insertionSort; // 插入排序 for (var i = 0; i < numElements; ++i) { this.dataStore[i] = i; } } function setData() { for (var i = 0; i < this.numElements; ++i) { this.dataStore[i] = Math.floor(Math.random() * (this.numElements + 1)); // 这里为什么要+1？ } } function toString() { var restr = ''; for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) { restr += this.dataStore[i] + ' '; if (i > 0 & i % 10 == 0) { restr += '\n' } } return restr; } function swap(arr, index1, index2) { var temp = arr[index1]; arr[index1] = arr[index2]; arr[index2] = temp; } /**冒泡排序 */ function bubbleSort() { var len = this.dataStore.length; for (var outer = len; outer >= 2; --outer) { for (var inner = 0; inner <= outer - 1; ++inner) { if (this.dataStore[inner] > this.dataStore[inner+1]) { swap(this.dataStore, inner, inner + 1); } } } } /**选择排序 */ function selectionSort() { var min; for (var outer = 0; outer <= this.dataStore.length - 2; ++outer) { min = outer; for (var inner = outer + 1; inner <= this.dataStore.length - 1; ++inner) { if (this.dataStore[inner] < this.dataStore[min]) { min = inner; } } swap(this.dataStore, outer, min); } } /**插入排序 */ function insertionSort() { var temp, inner; for (var outer = 1; outer <= this.dataStore.length - 1; ++outer) { temp = this.dataStore[outer]; inner = outer; while(inner > 0 && (this.dataStore[inner-1] >= temp)) { this.dataStore[inner] = this.dataStore[inner - 1]; --inner; } this.dataStore[inner] = temp; } }
这里面的冒泡排序、选择排序和插入排序的三个方法和上面用的稍微有些区别，那就是不用传入数组，直接调用实例上的内置方法。其他都一样。
我们先来生成一个长度100，值为0-100之间的数组。
为了节省时间，这些代码我都提前准备好了。请看
var numElements = 100; var nums = new CArray(numElements); nums.setData(); console.log(nums.toString());
结果如下：
现在数据准备好了。我们来看计时怎么写？
先给大家看一个小例子
var start = new Date().getTime();
for (var i = 1; i < 1000; ++i) {
console.log(i);
}
var stop = new Date().getTime();
var elapsed = stop - start;
console.log('消耗的时间为：' + elapsed + ' 毫秒');
运行一下就可以看到这个简单的for循环执行需要时间
最后把这个计时方法用到排序算法测速上。
var start = new Date().getTime();
nums.bubbleSort();
var stop = new Date().getTime();
var elapsed = stop - start;
console.log(numElements + ' 个元素执行【冒泡排序】消耗的时间为：' + elapsed + ' 毫秒');
start = new Date().getTime();
nums.selectionSort();
stop = new Date().getTime();
elapsed = stop - start;
console.log(numElements + ' 个元素执行【选择排序】消耗的时间为：' + elapsed + ' 毫秒');
start = new Date().getTime();
nums.insertionSort();
stop = new Date().getTime();
elapsed = stop - start;
console.log(numElements + ' 个元素执行【插入排序】消耗的时间为：' + elapsed + ' 毫秒');
先看下100个数据三种排序算法的速度分别是多少？
结果如下：
差不多。
再看1000个数据的情况，把numElements的值改成1000.
差距已经出来了。再看看10000个数据如何？
这个差距非常明显了。
今天的主要内容就是这些。大家有什么疑问可以提出来。
有时间的话，我想提个问题，你们知道sort()用的什么排序算法吗？
【答】
今天的分享到此结束，谢谢大家！
