剖析经典排序算法：冒泡、选择、插入

前端

2023-11-29 07:08:54

冒泡排序、选择排序和插入排序的比较

概述

在学习前端开发时，掌握数据结构和算法至关重要。本文将比较三种经典排序算法：冒泡排序、选择排序和插入排序，以帮助你理解它们的优点和缺点，并根据不同情况做出明智的选择。

冒泡排序

冒泡排序是一种简单直观的算法。它重复比较相邻元素，将较大的元素“冒泡”到数组末尾。尽管实现简单，但冒泡排序在大型数据集上效率低下，时间复杂度为 O(n^2)。

选择排序

选择排序是一种通过找到并交换最小元素到数组开头来工作的算法。这个过程重复进行，直到数组有序。选择排序比冒泡排序更有效，在某些情况下时间复杂度为 O(n)。然而，它仍然受制于 O(n^2) 的最坏情况复杂度。

插入排序

插入排序采取一种分而治之的方法。它将数组分为已排序和未排序的部分，并逐个将未排序元素插入到已排序部分的正确位置。插入排序在几乎有序的数组上表现出色，时间复杂度为 O(n)，但对于随机数组，其时间复杂度也会降至 O(n^2)。

比较

时间复杂度： 冒泡排序、选择排序和插入排序的平均时间复杂度均为 O(n^2)。
空间复杂度： 这三种算法都是原址算法，这意味着它们不会分配额外的空间。
稳定性： 冒泡排序和插入排序都是稳定的算法，这意味着具有相同值的元素在排序后会保持相同的相对顺序。选择排序是不稳定的。
最坏情况： 这三种算法在输入随机数组时的最坏情况时间复杂度都为 O(n^2)。
最佳情况： 对于已经部分有序的数组，插入排序的时间复杂度为 O(n)。

适用情况

对于小数据集（小于 100 个元素），冒泡排序和选择排序是合适的。
对于部分有序的数据集，插入排序是更有效的选择。
对于大型数据集，更复杂的算法（如快速排序或归并排序）更适合。

代码示例

// 冒泡排序
function bubbleSort(array) {
  for (let i = 0; i < array.length; i++) {
    for (let j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {
      if (array[j] > array[j + 1]) {
        let temp = array[j];
        array[j] = array[j + 1];
        array[j + 1] = temp;
      }
    }
  }

  return array;
}

// 选择排序
function selectionSort(array) {
  for (let i = 0; i < array.length; i++) {
    let minIndex = i;
    for (let j = i + 1; j < array.length; j++) {
      if (array[j] < array[minIndex]) {
        minIndex = j;
      }
    }

    let temp = array[i];
    array[i] = array[minIndex];
    array[minIndex] = temp;
  }

  return array;
}

// 插入排序
function insertionSort(array) {
  for (let i = 1; i < array.length; i++) {
    let currentElement = array[i];
    let j = i - 1;
    while (j >= 0 && currentElement < array[j]) {
      array[j + 1] = array[j];
      j--;
    }

    array[j + 1] = currentElement;
  }

  return array;
}