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让setInteval里的函数参数中的this指向特定的对象

Jan 31 Javascript

jQuery实现图片信息的浮动显示实例代码

Aug 28 Javascript

js模拟点击以提交表单为例兼容主流浏览器

Nov 29 Javascript

实例详解JSON数据格式及json格式数据域字符串相互转换

Jan 07 Javascript

javascript实现查找数组中最大值方法汇总

Feb 13 Javascript

微信小程序登录实例详解

Jan 16 Javascript

微信小程序开发教程之增加mixin扩展

Aug 09 Javascript

实例讲解Vue.js中router传参

Apr 22 Javascript

详解用场景去理解函数柯里化(入门篇)

Apr 11 Javascript

js module大战

Apr 19 Javascript

JS使用iView的Dropdown实现一个右键菜单

May 06 Javascript

es6函数中的作用域实例分析

Apr 18 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