【JavaScript】面试手写题精讲之数组(下)

引入

这章主要讲的是数组的排序篇，我们知道面试的时候，数组的排序是经常出现的题目。所以这块还是有必要进行一下讲解的。笔者观察了下前端这块的常用算法排序题，大概可以分为如下

• 冒泡排–> 稳定排序
• 插入排序–> 稳定排序
• 选择排序–> 不稳定排序
• 快速排序–> 不稳定排序

所以笔者在该章节只会讲解这4大排序算法的实现，至于有些读者问如果面试题出了其他的排序算法呢？例如希尔排序,堆排序等，我个人认为如果一家公司给候选人出堆排序，那我觉得他可能就不太想让候选人通过，如果出希尔排序,那我建议你这次面试可以不用面了，因为95%以上是KPI面试。

正文

冒泡排序

冒泡排序工作原理:

1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换它们两个。
2. 对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。
3. 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

时间复杂度： $O(n^2)$
代码如下：

function bubbleSort(arr) {
  const len = arr.length;
  for (let i = 0; i < len - 1; i++) {
    // 每轮循环最后i个元素已经是有序的，所以内层循环可以减去i
    for (let j = 0; j < len - 1 - i; j++) {
      // 如果前一个元素大于后一个元素，则交换它们的位置
      if (arr[j] > arr[j + 1]) {
        const temp = arr[j];
        arr[j] = arr[j + 1];
        arr[j + 1] = temp;
      }
    }
  }
  return arr;
}

// 测试
const arr = [2, 3, 1, 4, 5];
console.log(bubbleSort(arr));
// 输出: [1, 2, 3, 4, 5]

插入排序

插入排序工作原理:

1. 从第一个元素开始，该元素可以认为已经被排序。
2. 取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描。
3. 如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置。
4. 重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置。
5. 将新元素插入到该位置后。
6. 重复步骤2~5。

时间复杂度： $O(n^2)$
代码如下：

function insertionSort(arr) {
  const len = arr.length;
  for (let i = 1; i < len; i++) {
    const key = arr[i];
    let j = i - 1;
    // 将arr[i]元素移到已排序部分的正确位置
    while (j >= 0 && arr[j] > key) {
      arr[j + 1] = arr[j];
      j--;
    }
    arr[j + 1] = key;
  }
  return arr;
}

// 测试
const arr = [2, 3, 1, 4, 5];
console.log(insertionSort(arr));
// 输出: [1, 2, 3, 4, 5]

选择排序

选择排序工作原理：

1. 在未排序序列中找到最小（或最大）元素，存放到排序序列的起始位置。
2. 再从剩余未排序元素中继续寻找最小（或最大）元素，然后放到已排序序列的末尾。
3. 重复第二步，直到所有元素均排序完毕。

时间复杂度： $O(n^2)$
代码如下：

function selectionSort(arr) {
  const n = arr.length;
  for (let i = 0; i < n; i++) {
    let minIndex = i;
    for (let j = i + 1; j < n; j++) {
      if (arr[j] < arr[minIndex]) {
        minIndex = j;
      }
    }
    if (minIndex !== i) {
      [arr[i], arr[minIndex]] = [arr[minIndex], arr[i]];
    }
  }
  return arr;
}

// 测试
const arr = [2, 3, 1, 4, 5];
console.log(selectionSort(arr));
// 输出: [1, 2, 3, 4, 5]

快速排序

快速排序工作原理：

1. 从数列中挑出一个元素作为基准（pivot），通常选择第一个或最后一个元素。
2. 重新排列数列，所有比基准小的元素摆放在基准前面，所有比基准大的元素摆在基准后面（相同的数可以到任一边）。在这个分区结束之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区（partition）操作。
3. 递归地（recursive）把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序

时间复杂度： $O(nlogn)$
代码如下：

function quickSort(arr) {
  if (arr.length <= 1) {
    return arr;
  }
  const pivot = arr[0];
  const left = [];
  const 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), pivot, ...quickSort(right)];
}