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JavaScript實現in-place思想的快速排序方法

2019-11-20 09:17:16
字體:
來源:轉載
供稿:網友

快速排序,又稱劃分交換排序。以分治法為策略實現的快速排序算法。

本文主要要談的是利用javascript實現in-place思想的快速排序

分治法:

在計算機科學中,分治法是建基于多項分支遞歸的一種很重要的算法范式。字面上的解釋是“分而治之”,就是把一個復雜的問題分成兩個或更多的相同或相似的子問題,直到最后子問題可以簡單的直接求解,原問題的解即子問題的解的合并。(摘自維基百科)

快速排序的思想

數組中指定一個元素作為標尺,比它大的放到該元素后面,比它小的放到該元素前面,如此重復直至全部正序排列。

快速排序分三步:

選基準:在數據結構中選擇一個元素作為基準(pivot)

劃分區:參照基準元素值的大小,劃分無序區,所有小于基準元素的數據放入一個區間,所有大于基準元素的數據放入另一區間,分區操作結束后,基準元素所處的位置就是最終排序后它應該所處的位置

遞歸:對初次劃分出來的兩個無序區間,遞歸調用第 1步和第 2步的算法,直到所有無序區間都只剩下一個元素為止。

現在先說說普遍的實現方法(沒有用到原地算法)

function quickSort(arr) {if (arr.length <= 1) return ;//取數組最接近中間的數位基準,奇數與偶數取值不同,但不印象,當然,你可以選取第一個,或者最后一個數為基準,這里不作過多描述var pivotIndex = Math.floor(arr.length / 2);var pivot = arr.splice(pivotIndex, 1)[0];//左右區間,用于存放排序后的數var left = [];var right = [];console.log('基準為:' + pivot + ' 時');for (var i = 0; i < arr.length; i++) {console.log('分區操作的第 ' + (i + 1) + ' 次循環:');//小于基準,放于左區間,大于基準,放于右區間if (arr[i] < pivot) {left.push(arr[i]);console.log('左邊:' + (arr[i]))} else {right.push(arr[i]);console.log('右邊:' + (arr[i]))}}//這里使用concat操作符,將左區間,基準,右區間拼接為一個新數組//然后遞歸1,2步驟,直至所有無序區間都 只剩下一個元素 ,遞歸結束return quickSort(left).concat([pivot], quickSort(right));}var arr = [14, 3, 15, 7, 2, 76, 11];console.log(quickSort(arr));/** 基準為7時,第一次分區得到左右兩個子集[ 3, 2,] 7 [14, 15, 76, 11];* 以基準為2,對左邊的子集[3,2]進行劃分區排序,得到[2] 3。左子集排序全部結束* 以基準為76,對右邊的子集進行劃分區排序,得到[14, 15, 11] 76* 此時對上面的[14, 15, 11]以基準為15再進行劃分區排序, [14, 11] 15* 此時對上面的[14, 11]以基準為11再進行劃分區排序, 11 [14]* 所有無序區間都只剩下一個元素,遞歸結束**/

通過斷點調試,可得出結果。

弊端:

它需要Ω(n)的額外存儲空間,跟歸并排序一樣不好。在生產環境中,需要額外的內存空間,影響性能。

同時,很多人認為上邊的就是真正的快速排序了。 所以,在下面,很有必要的推薦in-place算法的快速排序

有關于原地算法可參考維基百科,被墻的同學,百度也差不多。

in-place

快速排序一般是用遞歸實現,最關鍵是partition分割函數,它將數組劃分為兩部分,一部分小于pivot,另一部分大于pivot。具體原理上邊提過

function quickSort(arr) {// 交換function swap(arr, a, b) {var temp = arr[a];arr[a] = arr[b];arr[b] = temp;}// 分區function partition(arr, left, right) {/*** 開始時不知最終pivot的存放位置,可以先將pivot交換到后面去* 這里直接定義最右邊的元素為基準*/var pivot = arr[right];/*** 存放小于pivot的元素時,是緊挨著上一元素的,否則空隙里存放的可能是大于pivot的元素,* 故聲明一個storeIndex變量,并初始化為left來依次緊挨著存放小于pivot的元素。*/var storeIndex = left;for (var i = left; i < right; i++) {if (arr[i] < pivot) {/*** 遍歷數組,找到小于的pivot的元素,(大于pivot的元素會跳過)* 將循環i次時得到的元素,通過swap交換放到storeIndex處,* 并對storeIndex遞增1,表示下一個可能要交換的位置*/swap(arr, storeIndex, i);storeIndex++;}}// 最后: 將pivot交換到storeIndex處,基準元素放置到最終正確位置上swap(arr, right, storeIndex);return storeIndex;}function sort(arr, left, right) {if (left > right) return;var storeIndex = partition(arr, left, right);sort(arr, left, storeIndex - 1);sort(arr, storeIndex + 1, right);}sort(arr, 0, arr.length - 1);return arr;}console.log(quickSort([8, 4, 90, 8, 34, 67, 1, 26, 17]));

分區的優化

這里細心的同學可能會提出,選取不同的基準時,是否會有不同性能表現,答案是肯定的,但,因為,我是搞前端的,對算法不是很了解,所以,這個坑留給厲害的人來填補。

復雜度

快速排序是排序速度最快的算法,它的時間復雜度是O(log n)

在平均狀況下,排序n個項目要Ο(n log n)次比較。在最壞狀況下則需要Ο(n2)次比較.

https://github.com/LYZ0106/

以上所述是小編給大家介紹的JavaScript實現in-place思想的快速排序方法,希望對大家有所幫助,如果大家有任何疑問歡迎給我留言,小編會及時回復大家的,在此也非常感謝大家對武林網網站的支持!

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