复习排序with javascript

最近又翻看了一下数据结构（数据结构学渣）。

以前总是看不懂，连冒泡和选择排序都要纠结半天，后来才慢慢有意识能区分开来。

当真的理解了快速排序之后，才觉得，这是个很赞的排序，很容易理解。

于是简单的，模仿c的做法，实现了javascript上的排序，目前只有冒泡、选择和快速排序。//不过貌似快速排序用到了传递的性质，也许我应该改改。

function bubbleSort(arr){
    console.log("冒泡排序：");
    var len = arr.length;
    for(var i=0; i<len-1;i++){
        for(var j=0; j<len-i-1; j++){
            if(arr[j]>arr[j+1]){
                var temp = arr[j+1];
                arr[j+1] = arr[j];
                arr[j] = temp;
            }
        }
    }
    return arr;
}
function chooseSort(arr){
    console.log("选择排序：");
    var len = arr.length;
    for(var i=0; i<len-1;i++){
        for(var j=i+1; j<len; j++){
            if(arr[i]>arr[j]){
                var temp = arr[j];
                arr[j] = arr[i];
                arr[i] = temp;    
            }
        }
    }
    return arr;
}
function quickSort(arr, left, right){
    if(undefined===left){
        console.log("快速排序改实参版:");
        left=0;
    }
    if(undefined===right){
        right = arr.length-1;
    }
    if(left>right){
        return;
    }
    //移动左右索引变量
    var i = left;
    var j = right;
    var midKey = arr[left];
    while(i<j){
        while(i<j&&midKey<=arr[j]){
            j--;
        }
        while(i<j&&midKey>=arr[i]){
            i++;
        }
        if(i<j){
            var temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
    //交换中间数与中轴数
    arr[left] = arr[i];
    arr[i] = midKey;
    //递归左右，分治思想
    quickSort(arr, left, i-1);
    quickSort(arr, i+1, right);
    return arr;
}
function quickSortArr(arr){
    if(arr.length==1){
        return arr;
    }
    if(arr.length==0){
        return [];
    }
    var left = [],
        right = [];
    var povit = arr[0];
    for(var i=1;i<arr.length;i++){
        if(arr[i]<=povit){
            left.push(arr[i]);
        }else{
            right.push(arr[i]);
        }
    }
    var re = quickSortArr(left).concat([povit],quickSortArr(right));
    return re;
}
function timeIt(fn, arr){
    var start = new Date().getTime();
    arr = fn(arr);
    var end = new Date().getTime();
    console.log("cost(ms):"    +(end-start)+" result:"+arr[0]+ " " + arr[1] +" "+arr[2]+"..."+arr[arr.length-1]);
}
function callArraySort(arr){
    console.log("Array内置排序：");
    //console.log(arr[0]);
    return Array.prototype.sort.call(arr, compareByArray);
    //console.log(b[0]);
    //console.log(b.length);
}
function compareByArray(a,b){
    var i = parseInt(a);
    var j = parseInt(b);
    return i-j;
}


function heapSort(arr){
    function maxHeapify(arr, index, len){
        var left = getLeft(index);
        var right = getRight(index);
        var largest;
        if(left<len&&arr[left]>arr[index]){
            largest = left;
        }else{
            largest = index;
        }
        if(right<len&&arr[right]>arr[largest]){
            largest = right;
        }
        if(largest!=index){
            swapElement(arr, largest, index);
            maxHeapify(arr, largest, len); // 如果改变了位置，递归改变的子树调整
        }
    }
    function swapElement(arr,index0, index1){
        var temp = arr[index0];
        arr[index0] = arr[index1];
        arr[index1] = temp;
    }
    function getLeft(eleIndex){
        return 2*eleIndex+1;
    }
    function getRight(eleIndex){
        return 2*(eleIndex+1);
    }
    if(arr.length<=1){
        return;
    }
    var len = arr.length;
    for(var i=len/2+1;i>=0;--i){
        maxHeapify(arr, i, len);
    }

    for(var i=len-1;i>=1;--i){
        swapElement(arr, 0, i);
        maxHeapify(arr, 0, --len);
    }
    return arr;
}
var a = [2,5,3,2,2,8,5,9,4,6,3,1,3,7];
//console.log(bubbleSort(a));
timeIt(bubbleSort, a);
a = [2,5,3,2,2,8,5,9,4,6,3,1,3,7];
timeIt(chooseSort, a);//console.log(chooseSort(a));
a = [2,5,3,2,2,8,5,9,4,6,3,1,3,7];
timeIt(quickSort, a);//console.log(quickSort(a));
a = [2,5,3,2,2,8,5,9,4,6,3,1,3,7];
console.log("快速排序不改原参数版：");
timeIt(quickSortArr, a);
a = [2,5,3,2,2,8,5,9,4,6,3,1,3,7];
timeIt(callArraySort, a);
a = [2,5,3,2,2,8,5,9,4,6,3,1,3,7];
console.log("堆排序：");
timeIt(heapSort, a);
var randArr = [];
for(var i=0;i<10000; i++){
    randArr[i] = Math.floor(Math.random()*100000);
} 
a = randArr.slice();
timeIt(bubbleSort, a)
a = randArr.slice();
timeIt(chooseSort, a);//console.log(chooseSort(a));
a = randArr.slice();
timeIt(quickSort, a);
a = randArr.slice();
console.log("快速排序不改原参数版：");
timeIt(quickSortArr, a);
a = randArr.slice();
timeIt(callArraySort, a);
a = randArr.slice();
console.log("堆排序：");
timeIt(heapSort, a);

冒泡跟选择以前容易混淆，是因为不明白怎样叫冒泡，实际上，冒泡就是对整个序列，进行一趟前后元素两两比较的形式，大的数后移（或者小的），这样达到一趟实现了把大的数（或者小的数）移到了尾部，那整一个序列看成尾部朝上，往后一趟序列，从头开始一直到倒数第n个数进行两两比较，犹如关键元素（最大值或者最小值）往上冒泡的样子，因此叫冒泡。

而选择排序，则是对序列的每个数，从头开始，针对该位置与剩下的数进行比较，如果有出现大于（小于）该位置的数，则交换位置，这样每一趟下来，就能确定固定位置该放置的数。 //这个解释感觉跟选择没多大关联，姑且当做是选择位置吧。

那么快速排序，就是直接用效率命名了。为什么快呢？看代码实现，while里面还有while，还有递归，感觉不快的样子，关于时间复杂度的问题，我还没嚼透。

快排思想是分而治之，既然一个分散的序列，假设通过比较某个值，分别将大于和小于该数的分到一边，就成了两部分，然后同样的道理，各部分再按切分大小方法再细分成两部分……以此推下去，直到变成了最小的部分就是三个数，a<b<c，这个时候各个细小部分组合起来，明显就是一个排序好的序列了。

最后贴一下代码在chrome console运行的结果，快排最后秒杀全场

2014-06-20 更新：快排加入另一种实现，利用array的api，不过似乎速度不尽如人意，但是做到了不破坏实参数组的效果，而且不过在元素大的时候还是比冒泡选择强：

 1 function quickSortArr(arr){
 2     if(arr.length==1){
 3         return arr;
 4     }
 5     if(arr.length==0){//这两句if实际上可以写成一句的
 6         return [];
 7     }
 8     var left = [],
 9         right = [];
10     var povit = arr[0];
11     for(var i=1;i<arr.length;i++){
12         if(arr[i]<=povit){
13             left.push(arr[i]);
14         }else{
15             right.push(arr[i]);
16         }
17     }
18     var re = quickSortArr(left).concat([povit],quickSortArr(right));
19     return re;//这里为了调试才加的变量，实际可以不用
20 }

测试的时候，没留意到不改变原数组的问题，打印出原数组，我一度以为是自己写错，囧。好吧，too simple。

又更新，傻了，居然没把Array内置排序也加进去玩玩，不过出现点小插曲，就是sort方法的参数，默认是按元素的编码比较，单位数比较可能没发觉，但是多位数比较就会发现，不设置比较函数的话，10是小于2的，事关10的1确实小于2 = =||

没关系，我们再加个比较函数进去就可以了，如下：（整体代码更新到第一个代码区了。）

function callArraySort(arr){
     console.log("Array内置排序：");
    return Array.prototype.sort.call(arr, compareByArray);
 
}
function compareByArray(a,b){//其实直接return a-b;应该也可以。
     var i = parseInt(a);
     var j = parseInt(b);
    return i-j;
 }

一开始没留意，后来查了mdn才意识到。MDN入口>>

贴一下排序结果：似乎内置排序比实际快排快，但比改实参版的慢哦。

新更新，加入了堆排序，实现是参考的这里>>

 1 function heapSort(arr){
 2     function maxHeapify(arr, index, len){//对以arr[index]为根的子树的最大堆生成，如果交换了父节点，就再整理被交换的子节点
 3         var left = getLeft(index);
 4         var right = getRight(index);
 5         var largest;
 6         if(left<len&&arr[left]>arr[index]){
 7             largest = left;
 8         }else{
 9             largest = index;
10         }
11         if(right<len&&arr[right]>arr[largest]){
12             largest = right;
13         }
14         if(largest!=index){
15             swapElement(arr, largest, index);
16             maxHeapify(arr, largest, len); // 如果改变了位置，递归改变的子树调整
17         }
18     }
19     function swapElement(arr,index0, index1){//交换位置
20         var temp = arr[index0];
21         arr[index0] = arr[index1];
22         arr[index1] = temp;
23     }
24     function getLeft(eleIndex){//获取eleIndex节点的左子节点
25         return 2*eleIndex+1;
26     }
27     function getRight(eleIndex){//获取eleIndex节点的右子节点 以0为起始下标
28         return 2*(eleIndex+1);
29     }
30     if(arr.length<=1){//排序起始，只有一个或者没有的数组，本来就不需要排序
31         return arr;
32     }
33     var len = arr.length;
34     for(var i=len/2+1;i>=0;--i){//首先是对无序的数组进行堆顶树的构造;len/2 + 1,我认为取的是树的最后一层的第一个叶子节点，后续叶子会在其父节点时比较 
35         maxHeapify(arr, i, len);
36     }
37 
38     for(var i=len-1;i>=1;--i){
39         swapElement(arr, 0, i);
40         maxHeapify(arr, 0, --len);
41     }
42     return arr;
43 }