javascript排序算法和二分查找法

虽然前端对于算法的要求并不高,但是工作和面试偶尔还是会遇到排序算法和二分查找法。笔者通过这篇文章对排序和查找简单总结,既是总结笔记以便以后参考,也是供大家一起学习交流。
注:以下所有排序都是由小到大升序排列。

冒泡排序

冒泡算法原理是数组里每相邻的两个数相比较,如果两数中后者小于前者,则交换位置,否则不变,这样一次遍历下来,数组中最后一个数是最大的数,这样的遍历进行arr.length(数组长度)次,数组元素将顺次排序。数组元素交换像冒泡一样,所以叫冒泡排序。
平均时间复杂度:O(n^2)。

function bubbleSort(arr) {
    var len = arr.length;
    for (var i = 0; i < len; 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;
}

选择排序

选择排序原理每次选择数组中未排序中最小的,放到数组前面,这样前面部分元素已顺序排列。对未排序部分遍历arr.length次,数组元素将顺次排序。
时间复杂度O(n^2)。

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;
}

插入排序

插入排序过程:数组被分为两部分已排序部分,待排序部分,待排序部分第一个元素,与已排序部分每个元素比较,如果发现已排序元素大于未排序元素,则已排序元素向后移一位,否则未排序元素插入后一位。
时间复杂度:O(n^2)。

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;
}

希尔排序

function shellSort(arr) {
    var len = arr.length,
        temp,
        gap = 1;
    while(gap < len/3) {          //动态定义间隔序列
        gap =gap*3+1;
    }
    for (gap; gap> 0; gap = Math.floor(gap/3)) {
        for (var i = gap; i < len; i++) {
            temp = arr[i];
            for (var j = i-gap; j >= 0 && arr[j]> temp; j-=gap) {
                arr[j+gap] = arr[j];
            }
            arr[j+gap] = temp;
        }
    }
    return arr;
}

归并算法

运用了分而治之的思想,将数组分为两半,分别排序在将两部分合并,而分开的两部分在进行同样的操作,也就是递归的思想,最终实现升序排列。

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>0 && right.length>0) {
        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;
}

快速排序

首先在这个序列中随便找一个数作为基准数。接下来,需要将这个序列中所有比基准数大的数放在基准数的右边,比基准数小的数放在基准数的左边。

var quickSort = function(arr) {
  if (arr.length <= 1) {
    return arr;
  }
  var pivotIndex = Math.floor(arr.length / 2);
  var pivot = arr.splice(pivotIndex, 1)[0];   
  var left = [];  
  var right = [];
  for (var i = 0; i < arr.length; i++) {   
    if (arr[i] < pivot) {      
      left.push(arr[i]);
    } else {
      right.push(arr[i]);       
    }
  }  
  return quickSort(left).concat([pivot], quickSort(right));
};

堆排序

大顶堆:根节点为最大值, 每个节点的值大于等于孩子节点。
小顶堆:根节点为最小值,每个节点的值小于等于孩子节点。
建立大顶堆,将根节点移到数组最后,调整未排序部分,循环往复最终得到升序数组。

function swap(arr, i, j) {
  let temp = arr[i];
  arr[i] = arr[j];
  arr[j] = temp;
}

function shiftDown(arr, i, length) {
  let temp = arr[i];
  for (let j = 2 * i + 1; j < length; j = 2 * j + 1) {
    temp = arr[i];
    if (j + 1 < length && arr[j] < arr[j + 1]) {
      j++;
    }
    if (temp < arr[j]) {
      swap(arr, i, j);
      i = j;
    } else {
      break;
    }
  }
}

function heapSort(arr) {
  for (let i = Math.floor(arr.length / 2 - 1); i >= 0; i--) {
    shiftDown(arr, i, arr.length);
  }

  for (let i = Math.floor(arr.length - 1); i > 0; i--) {
    swap(arr, 0, i);
    shiftDown(arr, 0, i);
  }
  return arr;
}

二分查找法

二分查找法用于在有序数组里查找目标值,先检验中间项和目标值的大小,如果相同则返回下标,如果中间项小于目标值,则在中间项的右侧寻找目标值,如果中间项大于目标值,则在中间项的左侧寻找目标值,循环往复直到数组遍历完或找到目标。

function binarySearch(target, arr) {
  var start = 0;
  var end = arr.length - 1;

  while (start <= end) {
    var mid = parseInt(start + (end - start) / 2);
    if (target == arr[mid]) {
      return mid;
    } else if (target > arr[mid]) {
      start = mid + 1;
    } else {
      end = mid - 1;
    }
  }
  return -1;
}

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