编程 Javascript

JavaScript数据结构与算法之基本排序算法定义与效率比较【冒泡、选择、插入排序】

Posted in Javascript onFebruary 21, 2019

本文实例讲述了JavaScript数据结构与算法之基本排序算法定义与效率比较。分享给大家供大家参考，具体如下：

javascript数据结构与算法--基本排序算法（冒泡、选择、排序）及效率比较

一、数组测试平台

javascript数据结构与算法--基本排序（封装基本数组的操作），封装常规数组操作的函数，比如：插入新数据，显示数组数据，还有交换数组元素等操作来调用不同的排序算法

function CArray(numElements) {
  this.dataStore = [];
  this.pos = 0;//是一个索引值，默认为0，从第一个开始
  this.numElements = numElements;//是保存所有的数组元素
  this.insert = insert;//向数组中插入一个元素的方法
  this.toString = toString;//显示数组中所有元素
  this.clear = clear;//清空数组数据
  this.setData = setData;//生成了存储在数组中的随机数字
  this.swap = swap;//交换数组中两个元素的位置
  this.bubbleSort = bubbleSort;
  /*将传入的数组，存储在datastore中*/
  for (var i = 0; i < numElements.length; ++i) {
    this.dataStore[i] = numElements[i];
  }
}
function setData() {
  for (var i = 0; i < this.numElements; ++i) {
    this.dataStore[i] = Math.floor(Math.random() *
      (this.numElements+1));
  }
}
function clear() {
  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
    this.dataStore[i] = 0;
  }
}
function insert(element) {
  this.dataStore[this.pos++] = element;
}
function toString() {
  var retstr = "";
  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
    retstr += this.dataStore[i] + " ";
    if (i > 0 && i % 10 == 0) {
      retstr += "\n";
    }
  }
  return retstr;
}
function swap(arr, index1, index2) {
  var temp = arr[index1];
  arr[index1] = arr[index2];
  arr[index2] = temp;
}
//测试生成一组数组数据（随机数）
var numElements = 100;
var myNums = new CArray(numElements);
myNums.setData();
console.log(myNums.toString());

17 94 81 80 25 24 73 76 24 35 81
63 81 59 4 76 30 47 73 98 18
54 36 53 47 22 60 88 41 66 24
73 94 40 45 72 74 14 61 92 48
36 12 42 11 12 82 24 84 60 1
17 98 63 36 84 13 18 50 89 26
98 1 6 54 52 69 6 52 98 14
79 28 19 69 76 99 97 100 10 7
24 54 81 73 18 21 45 73 66 30
28 56 54 21 88 31 20 86 48

二、冒泡排序算法

我们先来了解一下冒泡排序算法，它是最慢的排序算法之一，但也是一种最容易实现的排序算法。

之所以叫冒泡排序是因为使用这种排序算法排序时，数据值会像气泡一样从数组的一端漂浮到另一端。

假设正在将一组数字按照升序排列，较大的值会浮动到数组的右侧，而较小的值则会浮动到数组的左侧。

之所以会产生这种现象是因为算法会多次在数组中移动，比较相邻的数据，当左侧值大于右侧值时将它们进行互换。

JS代码如下：

function CArray(numElements) {
  this.dataStore = [];
  this.pos = 0;//是一个索引值，默认为0，从第一个开始
  this.numElements = numElements;//是保存所有的数组元素
  this.insert = insert;//向数组中插入一个元素的方法
  this.toString = toString;//显示数组中所有元素
  this.clear = clear;//清空数组数据
  this.setData = setData;//生成了存储在数组中的随机数字
  this.swap = swap;//交换数组中两个元素的位置
  this.bubbleSort = bubbleSort;//冒泡算法
  /*将传入的数组，存储在datastore中*/
  for (var i = 0; i < numElements.length; ++i) {
    this.dataStore[i] = numElements[i];
  }
}
function setData() {
  for (var i = 0; i < this.numElements; ++i) {
    this.dataStore[i] = Math.floor(Math.random() *
      (this.numElements+1));
  }
}
function clear() {
  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
    this.dataStore[i] = 0;
  }
}
function insert(element) {
  this.dataStore[this.pos++] = element;
}
function toString() {
  var retstr = "";
  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
    retstr += this.dataStore[i] + " ";
    if (i > 0 && i % 10 == 0) {
      retstr += "\n";
    }
  }
  return retstr;
}
function swap(arr, index1, index2) {
  var temp = arr[index1];
  arr[index1] = arr[index2];
  arr[index2] = temp;
}
function bubbleSort() {
  var numElements = this.dataStore.length;
  for (var outer = numElements; outer >= 2; --outer) {
    for (var inner = 0; inner <= outer-1; ++inner) {
      if (this.dataStore[inner] > this.dataStore[inner+1]) {
        swap(this.dataStore, inner, inner+1);
      }
    }
    console.log("outer为" + outer + ": " + this.toString());
  }
}
//测试冒泡排序算法
var numElements = [2,4,1,3];
var myNums = new CArray(numElements);
console.log("原来的数组："+myNums.toString());
myNums.bubbleSort();
console.log("排序后的数组："+myNums.toString());

冒泡算法代码分析如下：

原先数组为 [2,4,1,3];

1. outer为4的时候

    1. inner为0，值为2，inner+1为1，值为4，不符合，不交换。
    2. inner为1，值为4，inner+1为2，值为1，交换，数组变为[2,1,4,3]
    3. inner为2，值为4，inner+1为3，值为3，交换数组变为[2,1,3,4]
    4. inner为3，值为4，inner+1为4，不符合不交换。

2. outer为3的时候

    1. inner为0，值为2，inner+1为1，值为1,交换数组变为[1,2,3,4]
    2. inner为1, 值为2，inner+1为2，值为3 不符合不交换。
    3. inner为2, 值为3，inner+1为3，值为4，不符合不交换。

再下面继续循环都不符合条件，所以如上就是最后一步了。这就是冒泡排序。

三、选择排序算法

选择排序从数组的开头开始，将第一个元素和其他元素进行比较。

检查完所有元素后，最小的元素会被放到数组的第一个位置，然后算法会从第二个位置继续。

这个过程一直进行，当进行到数组的倒数第二个位置时，所有的数据便完成了排序。
选择排序会用到嵌套循环。

外循环从数组的第一个元素移动到倒数第二个元素；

内循环从第二个数组元素移动到最后一个元素，查找比当前外循环所指向的元素小的元素。

每次内循环迭代后，数组中最小的值都会被赋值到合适的位置。

JS代码如下：

function CArray(numElements) {
  this.dataStore = [];
  this.pos = 0;//是一个索引值，默认为0，从第一个开始
  this.numElements = numElements;//是保存所有的数组元素
  this.insert = insert;//向数组中插入一个元素的方法
  this.toString = toString;//显示数组中所有元素
  this.clear = clear;//清空数组数据
  this.setData = setData;//生成了存储在数组中的随机数字
  this.swap = swap;//交换数组中两个元素的位置
  this.selectionSort = selectionSort;//选择排序算法
  /*将传入的数组，存储在datastore中*/
  for (var i = 0; i < numElements.length; ++i) {
    this.dataStore[i] = numElements[i];
  }
}
function setData() {
  for (var i = 0; i < this.numElements; ++i) {
    this.dataStore[i] = Math.floor(Math.random() *
      (this.numElements+1));
  }
}
function clear() {
  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
    this.dataStore[i] = 0;
  }
}
function insert(element) {
  this.dataStore[this.pos++] = element;
}
function toString() {
  var retstr = "";
  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
    retstr += this.dataStore[i] + " ";
    if (i > 0 && i % 10 == 0) {
      retstr += "\n";
    }
  }
  return retstr;
}
function swap(arr, index1, index2) {
  var temp = arr[index1];
  arr[index1] = arr[index2];
  arr[index2] = temp;
}
function selectionSort() {
  var min, temp;
  for (var outer = 0; outer <= this.dataStore.length-2; ++outer) {
    min = outer;
    for (var inner = outer + 1;inner <= this.dataStore.length-1; ++inner) {
      if (this.dataStore[inner] < this.dataStore[min]) {
        min = inner;
      }
    }
    swap(this.dataStore, outer, min);
    console.log("第"+outer +"次："+myNums.toString());
  }
}
//测试排序算法
var numElements = [2,4,1,3];
var myNums = new CArray(numElements);
console.log("原来的数组："+myNums.toString());
myNums.selectionSort();
console.log("排序后的数组："+myNums.toString());

原来的数组：2 4 1 3
第0次：1 4 2 3
第1次：1 2 4 3
第2次：1 2 3 4
排序后的数组：1 2 3 4

四、插入排序算法

插入排序有两个循环。

外循环将数组元素挨个移动，而内循环则对外循环中选中的元素及它前面的那个元素进行比较。

如果外循环中选中的元素比内循环中选中的元素小，那么数组元素会向右移动，为外循环中的这个元素腾出位置

function CArray(numElements) {
  this.dataStore = [];
  this.pos = 0;//是一个索引值，默认为0，从第一个开始
  this.numElements = numElements;//是保存所有的数组元素
  this.insert = insert;//向数组中插入一个元素的方法
  this.toString = toString;//显示数组中所有元素
  this.clear = clear;//清空数组数据
  this.setData = setData;//生成了存储在数组中的随机数字
  this.swap = swap;//交换数组中两个元素的位置
  this.insertionSort = insertionSort;//插入排序算法
  /*将传入的数组，存储在datastore中*/
  for (var i = 0; i < numElements.length; ++i) {
    this.dataStore[i] = numElements[i];
  }
}
function setData() {
  for (var i = 0; i < this.numElements; ++i) {
    this.dataStore[i] = Math.floor(Math.random() *
      (this.numElements+1));
  }
}
function clear() {
  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
    this.dataStore[i] = 0;
  }
}
function insert(element) {
  this.dataStore[this.pos++] = element;
}
function toString() {
  var retstr = "";
  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
    retstr += this.dataStore[i] + " ";
    if (i > 0 && i % 10 == 0) {
      retstr += "\n";
    }
  }
  return retstr;
}
function swap(arr, index1, index2) {
  var temp = arr[index1];
  arr[index1] = arr[index2];
  arr[index2] = temp;
}
function insertionSort() {
  var temp, inner;
  //外循环将数组元素挨个移动
  for (var outer = 1; outer <= this.dataStore.length-1; ++outer) {
    temp = this.dataStore[outer];//外循环选中的元素temp
    inner = outer;
    //内循环对外循环中选中的元素temp与temp前面的元素一个个进行比较。
    //如果外循环中选中的元素temp比内循环中选中的元素小，那么数组元素会向右移动，为外循环中的这个元素腾出位置
    while (inner > 0 && (this.dataStore[inner-1] >= temp)) {
      this.dataStore[inner] = this.dataStore[inner-1];
      --inner;
    }
    this.dataStore[inner] = temp;
    console.log("第"+outer+"次："+myNums.toString());
  }
}
//测试排序算法
var numElements = [9,1,8,6,2,3,5,4];
var myNums = new CArray(numElements);
console.log("原来的数组："+myNums.toString());
myNums.insertionSort();
console.log("排序后的数组："+myNums.toString());

原来的数组：9 1 8 6 2 3 5 4 //先用1和1前面的对比，9比1大，所以9向右移动一个位置，给1腾位置
      第1次：1 9 8 6 2 3 5 4 //用8与8前面的对比，9比8大，所以9向右移动一个位置，给8腾位置
      第2次：1 8 9 6 2 3 5 4 //用6与6前面的对比,8，9比6大，所以8、9向右移动一个位置，给6腾位置
      第3次：1 6 8 9 2 3 5 4
      第4次：1 2 6 8 9 3 5 4
      第5次：1 2 3 6 8 9 5 4
      第6次：1 2 3 5 6 8 9 4
      第7次：1 2 3 4 5 6 8 9
排序后的数组：1 2 3 4 5 6 8 9

五、基本排序算法的效率比较

function CArray(numElements) {
  this.dataStore = [];
  this.pos = 0;//是一个索引值，默认为0，从第一个开始
  this.numElements = numElements;//是保存所有的数组元素
  this.insert = insert;//向数组中插入一个元素的方法
  this.toString = toString;//显示数组中所有元素
  this.clear = clear;//清空数组数据
  this.setData = setData;//生成了存储在数组中的随机数字
  this.swap = swap;//交换数组中两个元素的位置
  this.bubbleSort = bubbleSort;//冒泡排序算法
  this.selectionSort = selectionSort;//选择排序算法
  this.insertionSort = insertionSort;//插入排序算法
  /*将传入的数组，存储在datastore中*/
  for (var i = 0; i < numElements.length; ++i) {
    this.dataStore[i] = numElements[i];
  }
}
function setData() {
  for (var i = 0; i < this.numElements; ++i) {
    this.dataStore[i] = Math.floor(Math.random() *
      (this.numElements+1));
  }
}
function clear() {
  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
    this.dataStore[i] = 0;
  }
}
function insert(element) {
  this.dataStore[this.pos++] = element;
}
function toString() {
  var retstr = "";
  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
    retstr += this.dataStore[i] + " ";
    if (i > 0 && i % 10 == 0) {
      retstr += "\n";
    }
  }
  return retstr;
}
function swap(arr, index1, index2) {
  var temp = arr[index1];
  arr[index1] = arr[index2];
  arr[index2] = temp;
}
function bubbleSort() {
  var numElements = this.dataStore.length;
  for (var outer = numElements; outer >= 2; --outer) {
    for (var inner = 0; inner <= outer-1; ++inner) {
      if (this.dataStore[inner] > this.dataStore[inner+1]) {
        swap(this.dataStore, inner, inner+1);
      }
    }
//    console.log("outer为" + outer + ": " + this.toString());
  }
}
function selectionSort() {
  var min, temp;
  for (var outer = 0; outer <= this.dataStore.length-2; ++outer) {
    min = outer;
    for (var inner = outer + 1;inner <= this.dataStore.length-1; ++inner) {
      if (this.dataStore[inner] < this.dataStore[min]) {
        min = inner;
      }
    }
    swap(this.dataStore, outer, min);
//    console.log("第"+outer +"次："+this.toString());
  }
}
function insertionSort() {
  var temp, inner;
  //外循环将数组元素挨个移动
  for (var outer = 1; outer <= this.dataStore.length-1; ++outer) {
    temp = this.dataStore[outer];//外循环选中的元素
    inner = outer;
    //内循环则对外循环中选中的元素与它前面的那个元素进行比较。
    //如果外循环中选中的元素比内循环中选中的元素小，那么数组元素会向右移动，为外循环中的这个元素腾出位置
    while (inner > 0 && (this.dataStore[inner-1] >= temp)) {
      this.dataStore[inner] = this.dataStore[inner-1];
      --inner;
    }
    this.dataStore[inner] = temp;
//    console.log("第"+outer+"次："+this.toString());
  }
}
/*测试冒泡、选择、插入算法的效率*/
var numElements = 10000;
var nums = new CArray(numElements);
nums.setData();
var start = new Date().getTime();
nums.bubbleSort();
var stop = new Date().getTime();
var elapsed = stop - start;
console.log("用冒泡算法，排序 " + numElements + " 个元素耗时 : " + elapsed + " milliseconds.");
start = new Date().getTime();
nums.selectionSort();
stop = new Date().getTime();
elapsed = stop - start;
console.log("用选择算法，排序 " + numElements + " 个元素耗时: " + elapsed + " milliseconds.");
start = new Date().getTime();
nums.insertionSort();
stop = new Date().getTime();
elapsed = stop - start;
console.log("用插入算法，排序 " + numElements + " 个元素耗时: " + elapsed + " milliseconds.");

运行结果：

JavaScript数据结构与算法之基本排序算法定义与效率比较【冒泡、选择、插入排序】

选择排序和插入排序要比冒泡排序快，插入排序是这三种算法中最快的。

感兴趣的朋友可以使用在线HTML/CSS/JavaScript代码运行工具：http://tools.3water.com/code/HtmlJsRun测试上述代码运行效果。

JavaScript数据结构与算法之基本排序算法定义与效率比较【冒泡、选择、插入排序】

- Author -

白杨-M

声明：登载此文出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其描述。

Javascript 相关文章推荐

javascript Firefox与IE 替换节点的方法

Feb 24 Javascript

TextArea不支持maxlength的解决办法(jquery)

Sep 13 Javascript

最佳6款用于移动网站开发的jQuery 图片滑块插件小结

Jul 20 Javascript

js中的this关键字详解

Sep 25 Javascript

Extjs4中Form的使用之本地hiddenfield

Nov 26 Javascript

Javascript基础教程之定义和调用函数

Jan 18 Javascript

JS选项卡动态替换banner图片路径的方法

May 11 Javascript

学JavaScript七大注意事项【必看】

May 04 Javascript

浅谈jQuery绑定事件会叠加的解决方法和心得总结

Oct 26 Javascript

不使用script导入js文件的几种方法

Oct 27 Javascript

angularjs实现分页和搜索功能

Jan 03 Javascript

Node.js设置定时任务之node-schedule模块的使用详解

Apr 28 Javascript

JavaScript数据结构与算法之二叉树插入节点、生成二叉树示例

Feb 21 #Javascript

angularjs实现table表格td单元格单击变输入框/可编辑状态示例

Feb 21 #Javascript

Vue实现table上下移动功能示例

Feb 21 #Javascript

JavaScript数组、json对象、eval()函数用法实例分析

Feb 21 #Javascript

ES6基础之解构赋值(destructuring assignment)

Feb 21 #Javascript

ES6基础之展开语法(Spread syntax)

Feb 21 #Javascript

ES6基础之默认参数值

Feb 21 #Javascript