排序算法

认识时间复杂度

常数时间的操作

一个操作如果和样本的数据量没有关系,每次都是固定时间内完成的操作,叫做常数操作
时间复杂度为一个算法流程中,常数操作数量的一个指标。常用O(读作big O)来表示。
具体来说,先要对一个算法流程非常熟悉,然后去写出这个算法流程中,发生了多少常数操作,进而总结出常数操作数量的表达式。
在表达式中,只要高阶项,不要低阶项,也不要高阶项的系数,剩下的部分如果f(N),那么时间复杂度为O(f(N))。
评价一个算法流程的好坏,先看时间复杂度的指标,然后再分析不同数据样本下的实际运行时间,也就是常数项时间

几个简单算法

选择排序

选择排序的方法是将数组数按照从左到右的顺序,先将第一个数定位为最小,并将其下标定为minIndex,然后依次与后面的数进行对比,当遇到比它小的数,就将这个数的下标赋值给minIndex,直到最后一个元素,最后将minIndex对应的数调换到数组第一个位置,这样就能将数组中最小的数调整到数组第一个位置,接下来对数组第二个数进行相同的操作,这样就能将数组中第二小的数调整到数组第二个位置,以此类推。
其实现代码如下:[算法时间复杂度O(N^2)]

function SelectionSort(array) {
    for (var i = 0; i < array.length; i++) {
        var minIndex = i;
        for (var j = i + 1; j < array.length; j++) {
            if (array[j] < array[minIndex]) {
                minIndex = j;
            }
        }
        swap(array, i, minIndex);
    }
}
function swap(array, i, j) {
    if (array[i] == array[j]) {
        return;
    }
    array[i] = array[i] ^ array[j];
    array[j] = array[i] ^ array[j];
    array[i] = array[i] ^ array[j];
}

其中将数组中两个数进行互换的函数,采用了异或运算,其实现为:
a=a^b
b=(a^b) ^b=a
a=(a^b) ^a=b

异或运算的性质:

  • 0^N == N,N^N == 0
  • 异或运算满足交换律和结合率
  • 不用额外变量交换两个数

冒泡排序

冒泡排序首先将数组的第一个数与第二个数进行对比,如果位于前面的数大,将两个数进行交换,然后将数组第二个数与其后一位数进行对比,同样的如果位于前面的数大,将两个数进行交换,依次类推,最后会将数组中最大的数调整到数组最后的位置。然后再从数组第一个数开始进行上述操作,但是这次不需要与最后的数进行对比,所以在代码中j < array.length - 1 - i这样就能避免与已经排好的后面的数字进行对比,节省程序运行时间。

function BubbleSort(array) {
    for (var i = 0; i < array.length - 1; i++) {
        for (var j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {
            if (array[j] > array[j + 1]) {
                swap(array, j, j + 1);
            }
        }
    }
}
function swap(array, i, j) {
    if (array[i] == array[j]) {
        return;
    }
    array[i] = array[i] ^ array[j];
    array[j] = array[i] ^ array[j];
    array[i] = array[i] ^ array[j];
}

插入排序

插入排序是从数组第二个元素开始,从后往前的与前面的数进行对比,直到前面的数小于等于它或者已经到数组最前端时不再对比,此时将它与这个数进行交换,因为数组第一个元素前面没有数,所以它不用进行对比,因此循环开始是i=1

function InsertionSort(array) {
    for (var i = 1; i < array.length; i++) {
        for (var j = i; j > 0 && array[j] < array[j - 1]; j--) {
            swap(array, j, j - 1);
        }
    }
}
function swap(array, i, j) {
    if (array[i] == array[j]) {
        return;
    }
    array[i] = array[i] ^ array[j];
    array[j] = array[i] ^ array[j];
    array[i] = array[i] ^ array[j];
}
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