深度剖析排序算法，JavaScript 代码助你轻松理解

2023-09-13 20:27:27

排序算法综述：快速寻优

排序算法是计算机科学的基础知识之一，它旨在将一组无序的数据重新排列成有序的形式。在实际应用中，排序算法广泛应用于各种领域，如数据分析、数据挖掘、数据库管理等。

排序算法有很多种，每种算法都有其独特的优缺点和适用场景。在本文中，我们将重点分析以下几种经典的排序算法：

冒泡排序 ：冒泡排序是一种简单易懂的排序算法，它通过不断比较相邻元素并进行交换来实现排序。虽然冒泡排序在性能上并不突出，但它对于初学者来说是一个很好的起点。
选择排序 ：选择排序是一种基于比较的排序算法，它通过不断选择最小的元素并将其放置在正确的位置来实现排序。选择排序比冒泡排序更有效，但它的时间复杂度仍然是 O(n^2)。
插入排序 ：插入排序是一种基于比较的排序算法，它通过将每个元素插入到已经排序的子序列中来实现排序。插入排序在小规模数据上表现良好，但它的时间复杂度也是 O(n^2)。
希尔排序 ：希尔排序是一种基于插入排序的改进算法，它通过将数据分组并进行分组排序来提高效率。希尔排序的时间复杂度介于 O(n^2) 和 O(n log n) 之间，在某些情况下它比插入排序更有效。
快速排序 ：快速排序是一种基于分治的排序算法，它通过将数据划分为两个子集并递归地对子集进行排序来实现排序。快速排序在平均情况下具有 O(n log n) 的时间复杂度，在最坏情况下具有 O(n^2) 的时间复杂度。
归并排序 ：归并排序是一种基于分治的排序算法，它通过将数据划分为两个子集并递归地对子集进行排序，然后将排序后的子集合并来实现排序。归并排序在最坏情况下和平均情况下都具有 O(n log n) 的时间复杂度。

JavaScript 代码实现：演绎算法之美

为了帮助读者更好地理解排序算法的原理和实现，我们提供了清晰易懂的 JavaScript 代码实现。这些代码经过精心编写，既能准确体现算法的思想，又能让读者轻松理解。

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

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

// 插入排序
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;
  }
}

// 希尔排序
function shellSort(arr) {
  let gap = Math.floor(arr.length / 2);
  while (gap > 0) {
    for (let i = gap; i < arr.length; i++) {
      let key = arr[i];
      let j = i - gap;
      while (j >= 0 && arr[j] > key) {
        arr[j + gap] = arr[j];
        j -= gap;
      }
      arr[j + gap] = key;
    }
    gap = Math.floor(gap / 2);
  }
}

// 快速排序
function quickSort(arr) {
  if (arr.length <= 1) {
    return arr;
  }
  let pivot = arr[0];
  let left = [];
  let right = [];
  for (let i = 1; i < arr.length; i++) {
    if (arr[i] < pivot) {
      left.push(arr[i]);
    } else {
      right.push(arr[i]);
    }
  }
  return quickSort(left).concat(pivot, quickSort(right));
}

// 归并排序
function mergeSort(arr) {
  if (arr.length <= 1) {
    return arr;
  }
  let mid = Math.floor(arr.length / 2);
  let left = arr.slice(0, mid);
  let right = arr.slice(mid);
  return merge(mergeSort(left), mergeSort(right));
}

function merge(left, right) {
  let merged = [];
  while (left.length > 0 && right.length > 0) {
    if (left[0] < right[0]) {
      merged.push(left[0]);
      left.shift();
    } else {
      merged.push(right[0]);
      right.shift();
    }
  }
  return merged.concat(left, right);
}