浅谈JavaScript 排序算法：认识冒泡、选择、插入和归并排序

2023-09-19 06:39:26

JavaScript 排序算法：为数据带来秩序

前言

在数据驱动的现代世界中，排序算法在组织数据和进行决策分析方面发挥着至关重要的作用。JavaScript 作为一门强大的语言，提供了丰富多样的排序算法，每种算法都以其独特的优势为繁杂的数据世界带来条理和秩序。在这篇文章中，我们将深入探讨 JavaScript 排序算法的世界，逐步解开冒泡排序、选择排序、插入排序和归并排序的奥秘，并通过代码示例展示这些算法如何让复杂的数据变得井然有序。

冒泡排序：逐步浮出最优值

想象一下一锅冒着泡的汤，较大的气泡不断上升，而较小的气泡则沉入锅底。冒泡排序就如同其名称所示，将数据逐个比较，并像气泡一样将较大的元素逐步上移至正确位置。这个过程就像吹肥皂泡，不断地将较小的气泡浮到水面上，从而让较大的气泡沉入水中。冒泡排序的算法复杂度为 O(n^2)，这意味着随着数据量增加，排序效率急剧下降。

代码示例：

function bubbleSort(arr) {
  let swapped;
  do {
    swapped = false;
    for (let i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
      if (arr[i] > arr[i + 1]) {
        let temp = arr[i];
        arr[i] = arr[i + 1];
        arr[i + 1] = temp;
        swapped = true;
      }
    }
  } while (swapped);
}

选择排序：以最小值为锚

选择排序就像一个尽职尽责的船长，不断在船员中寻找最矮小的那个，然后将其任命为锚点。选择排序将一个元素作为锚点，不断在后续元素中寻找比锚点小的值，并将锚点移至该值的位置。选择排序与冒泡排序非常相似，也是采用双层循环，但其在第二层循环中寻找最小的值。选择排序的平均算法复杂度为 O(n^2)，但它比冒泡排序略快一些。

代码示例：

function selectionSort(arr) {
  for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
    let minIndex = i;
    for (let j = i + 1; j < arr.length; j++) {
      if (arr[j] < arr[minIndex]) {
        minIndex = j;
      }
    }
    let temp = arr[i];
    arr[i] = arr[minIndex];
    arr[minIndex] = temp;
  }
}

插入排序：有条不紊地插入元素

插入排序就像一个井井有条的扑克牌玩家，将数据插入到已排序的子数组中。插入排序通过不断比较元素，将元素插入到正确位置。插入排序的平均算法复杂度为 O(n^2)，但它对于小数据量和几乎已排序的数据表现良好。

代码示例：

function insertionSort(arr) {
  for (let i = 1; i < arr.length; i++) {
    let key = arr[i];
    let j = i - 1;
    while (j >= 0 && arr[j] > key) {
      arr[j + 1] = arr[j];
      j--;
    }
    arr[j + 1] = key;
  }
}

归并排序：分治策略

归并排序采用分而治之的策略，将数据不断分解成更小的子数组，并分别排序这些子数组，最后再将有序的子数组合并为一个有序的数组。归并排序的时间复杂度为 O(n log n)，无论数据如何分布，它都表现出色。

代码示例：

function mergeSort(arr) {
  if (arr.length <= 1) {
    return arr;
  }

  let mid = Math.floor(arr.length / 2);
  let left = mergeSort(arr.slice(0, mid));
  let right = mergeSort(arr.slice(mid));

  return merge(left, right);
}

function merge(left, right) {
  let merged = [];
  let leftIndex = 0;
  let rightIndex = 0;

  while (leftIndex < left.length && rightIndex < right.length) {
    if (left[leftIndex] < right[rightIndex]) {
      merged.push(left[leftIndex]);
      leftIndex++;
    } else {
      merged.push(right[rightIndex]);
      rightIndex++;
    }
  }

  while (leftIndex < left.length) {
    merged.push(left[leftIndex]);
    leftIndex++;
  }

  while (rightIndex < right.length) {
    merged.push(right[rightIndex]);
    rightIndex++;
  }

  return merged;
}

结论

JavaScript 排序算法种类繁多，每种算法都各有千秋。冒泡排序和选择排序虽然简单易懂，但效率较低；插入排序在一定条件下表现良好，但对于较大数据量并不理想；归并排序虽然时间复杂度较低，但实现起来较为复杂。因此，在选择排序算法时，需要综合考虑数据量、数据分布以及算法实现的难易程度等因素，选择最适合实际应用的算法。

常见问题解答