JavaScript排序，不只是冒泡
loowj
8年前
<p>做编程，排序是个必然的需求。前端也不例外，虽然不多，但是你肯定会遇到。</p> <p>不过说到排序，最容易想到的就是冒泡排序，选择排序，插入排序了。</p> <h2>冒泡排序</h2> <p>依次比较相邻的两个元素，如果后一个小于前一个，则交换，这样从头到尾一次，就将最大的放到了末尾。</p> <p>从头到尾再来一次，由于每进行一轮，最后的都已经是最大的了，因此后一轮需要比较次数可以比上一次少一个。虽然你还是可以让他从头到尾来比较，但是后面的比较是没有意义的无用功，为了效率，你应该对代码进行优化。</p> <p>图片演示如下：</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/b7d216a5b292cf3a5412bbc7fbb56a9e.gif"></p> <p>代码实现：</p> <table> <tbody> <tr> <td> </td> <td> <pre> <code class="language-javascript">function bubbleSort(arr) { var len = arr.length; for (var i = 0; i < len - 1; i++) { for (var j = 0; j < len - 1 - i; j++) { if (arr[j] > arr[j+1]) { // 相邻元素两两对比 var temp = arr[j+1]; // 元素交换 arr[j+1] = arr[j]; arr[j] = temp; } } } return arr; }</code></pre> </td> </tr> </tbody> </table> <h2>选择排序</h2> <p>选择排序我觉得是最简单的了，大一学VB的时候，就只记住了这个排序方法，原理非常简单：每次都找一个最大或者最小的排在开始即可。</p> <ol> <li> <p>首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置</p> </li> <li> <p>再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。</p> </li> <li> <p>重复第二步，直到所有元素均排序完毕。</p> </li> </ol> <p>动图演示：</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/44be35da53ae9ee564ce444542a43d10.gif"></p> <p>代码演示：</p> <table> <tbody> <tr> <td> </td> <td> <pre> <code class="language-javascript">function selectionSort(arr) { var len = arr.length; var minIndex, temp; for (var i = 0; i < len - 1; i++) { minIndex = i; for (var j = i + 1; j < len; j++) { if (arr[j] < arr[minIndex]) { // 寻找最小的数 minIndex = j; // 将最小数的索引保存 } } temp = arr[i]; arr[i] = arr[minIndex]; arr[minIndex] = temp; } return arr; }</code></pre> </td> </tr> </tbody> </table> <h2>插入排序</h2> <p>插入排序也比较简单。就像打扑克一样，依次将拿到的元素插入到正确的位置即可。</p> <ol> <li> <p>将第一待排序序列第一个元素看做一个有序序列，把第二个元素到最后一个元素当成是未排序序列。</p> </li> <li> <p>从头到尾依次扫描未排序序列，将扫描到的每个元素插入有序序列的适当位置。（如果待插入的元素与有序序列中的某个元素相等，则将待插入元素插入到相等元素的后面。）</p> </li> </ol> <p>动图演示：</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/be81c151f38d8923fe1ede31ac530ac4.gif"></p> <p>代码示例：</p> <table> <tbody> <tr> <td> </td> <td> <pre> <code class="language-javascript">function insertionSort(arr) { var len = arr.length; var preIndex, current; for (var i = 1; i < len; i++) { preIndex = i - 1; current = arr[i]; while(preIndex >= 0 && arr[preIndex] > current) { arr[preIndex+1] = arr[preIndex]; preIndex--; } arr[preIndex+1] = current; } return arr; }</code></pre> </td> </tr> </tbody> </table> <h2>简单的代价是低效</h2> <p>上面三种都是非常简单的排序方法，简单的同时呢，效率也会比较低，还是拿这本书里的对比图来说明：</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/b3345cf9d43747e68766862986f077d1.png"></p> <p>时间复杂度都高达 O(n^2) ,而它们后面的一些排序算法时间复杂度基本都只有 O(n log n) 。</p> <p>我的强迫症又犯了，我想要高效率一点的排序方法。</p> <h2>归并排序</h2> <p>简单把这本书的内容过了一遍，当时就理解了这个归并排序，因此这里就谈一下这个归并排序吧。</p> <p>基本原理是分治法，就是分开并且递归来排序。</p> <p>步骤如下：</p> <ol> <li>申请空间，使其大小为两个已经排序序列之和，该空间用来存放合并后的序列；</li> <li>设定两个指针，最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置；</li> <li>比较两个指针所指向的元素，选择相对小的元素放入到合并空间，并移动指针到下一位置；</li> <li>重复步骤 3 直到某一指针达到序列尾；</li> <li>将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾。</li> </ol> <p>动图演示：</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/9541d116b9ad191437cb0f9acce7baf6.gif"></p> <p>代码示例：</p> <table> <tbody> <tr> <td> </td> <td> <pre> <code class="language-javascript">function mergeSort(arr) { // 采用自上而下的递归方法 var len = arr.length; if(len < 2) { return arr; } var middle = Math.floor(len / 2), left = arr.slice(0, middle), right = arr.slice(middle); return merge(mergeSort(left), mergeSort(right)); } function merge(left, right) { var result = []; while (left.length && right.length) { if (left[0] <= right[0]) { result.push(left.shift()); } else { result.push(right.shift()); } } while (left.length) result.push(left.shift()); while (right.length) result.push(right.shift()); return result; }</code></pre> </td> </tr> </tbody> </table> <p>既然是个爱折腾的人，折腾了总得看看效果吧。</p> <h2>效率测试</h2> <p>由于我学这个来进行排序不是对简单数组，数组内都是对象，要对对象的某个属性进行排序，还要考虑升降序。</p> <p>因此我的代码实现如下：</p> <table> <tbody> <tr> <td> </td> <td> <pre> <code class="language-javascript">/** * [归并排序] * @param {[Array]} arr [要排序的数组] * @param {[String]} prop [排序字段，用于数组成员是对象时，按照其某个属性进行排序，简单数组直接排序忽略此参数] * @param {[String]} order [排序方式 省略或asc为升序 否则降序] * @return {[Array]} [排序后数组，新数组，并非在原数组上的修改] */ var mergeSort = (function() { // 合并 var _merge = function(left, right, prop) { var result = []; // 对数组内成员的某个属性排序 if (prop) { while (left.length && right.length) { if (left[0][prop] <= right[0][prop]) { result.push(left.shift()); } else { result.push(right.shift()); } } } else { // 数组成员直接排序 while (left.length && right.length) { if (left[0] <= right[0]) { result.push(left.shift()); } else { result.push(right.shift()); } } } while (left.length) result.push(left.shift()); while (right.length) result.push(right.shift()); return result; }; var _mergeSort = function(arr, prop) { // 采用自上而下的递归方法 var len = arr.length; if (len < 2) { return arr; } var middle = Math.floor(len / 2), left = arr.slice(0, middle), right = arr.slice(middle); return _merge(_mergeSort(left, prop), _mergeSort(right, prop), prop); }; return function(arr, prop, order) { var result = _mergeSort(arr, prop); if (!order || order.toLowerCase() === 'asc') { // 升序 return result; } else { // 降序 var _ = []; result.forEach(function(item) { _.unshift(item); }); return _; } }; })();</code></pre> </td> </tr> </tbody> </table> <p>需要对哪个属性进行排序是不确定，可以随意指定，因此写成了参数。有由于不想让这些东西在每次循环都进行判断，因此代码有点冗余。</p> <p>关于降序的问题，也没有加入参数中，而是简单的升序后再逆序输出。原因是不想让每次循环递归里都去判断条件，所以简单处理了。</p> <p>下面就是见证效率的时候了，一段数据模拟：</p> <table> <tbody> <tr> <td> </td> <td> <pre> <code class="language-javascript">var getData = function() { return Mock.mock({ "list|1000": [{ name: '@cname', age: '@integer(0,500)' }] }).list; };</code></pre> </td> </tr> </tbody> </table> <p>实际测试来啦：</p> <table> <tbody> <tr> <td> </td> <td> <pre> <code class="language-javascript">// 效率测试 var arr = getData(); console.time('归并排序'); mergeSort(arr, 'age'); console.timeEnd('归并排序'); console.time('冒泡排序'); for (var i = 0, l = arr.length; i < l - 1; ++i) { var temp; for (var j = 0; j < l - i - 1; ++j) { if (arr[j].age > arr[j + 1].age) { temp = arr[j + 1]; arr[j + 1] = arr[j]; arr[j] = temp; } } } console.timeEnd('冒泡排序');</code></pre> </td> </tr> </tbody> </table> <p>进行了五次，效果如下：</p> <table> <tbody> <tr> <td> </td> <td> <pre> <code class="language-javascript">// 归并排序: 6.592ms // 冒泡排序: 25.959ms // 归并排序: 1.334ms // 冒泡排序: 20.078ms // 归并排序: 1.085ms // 冒泡排序: 16.420ms // 归并排序: 1.200ms // 冒泡排序: 16.574ms // 归并排序: 2.593ms // 冒泡排序: 12.653ms</code></pre> </td> </tr> </tbody> </table> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/ab75bb3619fa1f0c9e19b2258ab23f11.png"></p> <p>最低4倍，最高近16倍的效率之差还是比较满意的。</p> <p>虽然 1000 条数据让前端排序的可能性不大，但是几十上百条的情况还是有的。另外由于node， JavaScript 也能运行的服务端了，这个效率的提升也还是有用武之地的。</p> <h2>一点疑问</h2> <p>归并排序里面使用了递归，在《数据结构与算法 JavaScript 描述》中，作者给出了自下而上的迭代方法。但是对于递归法，作者却认为：</p> <p>However, it is not possible to do so in JavaScript, as the recursion goes too deep for the language to handle.</p> <p>然而，在 JavaScript 中这种方式不太可行，因为这个算法的递归深度对它来讲太深了。</p> <p>gitbook上这本书的作者对此有疑问，我也有疑问。</p> <p>归并中虽然用了递归，但是他是放在 return 后的呀。关于在renturn后的递归是有尾递归优化的呀。</p> <p>关于尾递归优化是指：本来外层函数内部再调用一个函数的话，由于外层函数需要等待内层函数返回后才能返回结果，进入内层函数后，外层函数的信息，内存中是必须记住的，也就是调用堆栈。而内部函数放在 return 关键字后，就表示外层函数到此也就结束了，进入内层函数后，没有必要再记住外层函数内的所有信息。</p> <p>上面是我的理解的描述，不知道算不算准确。 <strong>chrome</strong> 下已经可以开启尾递归优化的功能了，我觉得这个递归是不该影响他在 JavaScript 下的使用的。</p> <h2>最后</h2> <p>有兴趣的话，推荐读读这本书，进行排序的时候，可以考虑一些更高效的方法。</p> <p>不过需要注意的是，这些高效率的排序方法，一般都需要相对较多的额外内存空间，需要权衡一下。</p> <p>另外，非常小规模的数据就没有必要了。一是影响太小，而是我们人的效率问题，一分钟能从头写个冒泡、选择、插入的排序方法，而换成是归并排序呢？</p> <p> </p> <p>来自：http://blog.cdswyda.com/post/javascript/2017-03-22-js-sort-not-only-bubblesort</p> <p> </p>