js数值排序中冒泡算法的4种简单实现

摘要：实现数组排序的算法很多其中冒泡算法是比较简单的冒泡的基本原理是相邻的两个数进行比较按照排序的条件进行互换例如对数值从小到大排序随着不断的互换最大的那个值会慢慢冒泡到数组的末端基于这个原理我们就可以写冒泡排序了为了简单起见下面的例子都是对数值

实现数组排序的算法很多,其中冒泡算法是比较简单的
冒泡的基本原理是相邻的两个数进行比较,按照排序的条件进行互换,例如对数值从小到大排序,
随着不断的互换,最大的那个值会慢慢冒泡到数组的末端
基于这个原理我们就可以写冒泡排序了

为了简单起见下面的例子都是对数值数组进行从小到大排序,先模拟一个20个字符的数组

function getRandomArr(n) {
  let arr = [];
  for (let i = 0; i < n; i++) {
    arr.push(~~(Math.random() * 100));
  }
  return arr
}
let randomArr = getRandomArr(20);

第一种冒泡算法
从原理可知,冒泡算法最少是需要2层循环的,当其中一个数值冒泡到末端时,这个数值下次就不需要参与循环了,这样循环的范围就会慢慢缩小,最后数组完成排序

function bubbleSort(arr) {
  let len = arr.length;
  let temp;
  let i = len - 1;
  while(i > 0) {
    for (let j = 0; j < i; j++) {
      if (arr[j] > arr[j + 1]) {
        temp = arr[j];
        arr[j] = arr[j + 1];
        arr[j + 1] = temp;
      }
    }
    i--;//不断缩小范围
  }
  return arr;
}
console.log(randomArr)//[ 93, 72, 29, 17, 82, 26, 56, 71, 35, 48, 37, 42, 3, 11, 33, 66, 81, 53, 59, 53 ]
console.log("bubbleSort", bubbleSort(randomArr.concat()));//bubbleSort [ 3, 11, 17, 26, 29, 33, 35, 37, 42, 48, 53, 53, 56, 59, 66, 71, 72, 81, 82, 93 ]

在冒泡的过程中,我们可以发现,如果数组后面部分已经排好序了,也就是不用再交换双方的位置时,只要记录好最后一次交换的位置,就有很大的可能缩小下次循环的范围,这样就能提高冒泡的性能(这只是猜想)
第二种冒泡算法

function bubbleSort2(arr) { 
  let len = arr.length;
  let i = len - 1;
  let temp;
  let pos;//用来记录位置的
  while (i > 0) {
    pos = 0;//初始为0如果数组一开始已经排好序了,那么就可以很快终止冒泡
    for (let j = 0; j < i; j++) {
      if (arr[j] > arr[j + 1]) {
        pos = j;
        temp = arr[j];
        arr[j] = arr[j + 1];
        arr[j + 1] = temp;
      }
    }
    i = pos;
  }
  return arr;
}
console.log(randomArr)//[47, 31, 85, 65, 44, 56, 54, 5, 67, 44, 76, 13, 90, 12, 83, 72, 2, 69, 58, 60]
console.log("bubbleSort2", bubbleSort2(randomArr.concat()));//bubbleSort2 [2, 5, 12, 13, 31, 44, 44, 47, 54, 56, 58, 60, 65, 67, 69, 72, 76, 83, 85, 90]

其实对于第一种循环,是从左到右进行冒泡,我们也可以从右到左冒泡,但是从右到左的方法和第一种基本就一样了,但是我们可以在内层循环中实现先向左冒泡,再向右冒泡
第三种冒泡方法

function bubbleSort3(arr) {
  let len = arr.length;
  let low = 0;
  let higth = len - 1;
  let temp;
  while (low < higth) {
    for (let j = low; j < higth; j++) {
      if (arr[j] > arr[j + 1]) {
        temp = arr[j];
        arr[j] = arr[j + 1];
        arr[j + 1] = temp;
      }
    }
    higth--;
    for (let j = higth; j > low; j--) {
      if (arr[j] < arr[j - 1]) {
        temp = arr[j];
        arr[j] = arr[j - 1];
        arr[j - 1] = temp;
      }
    }
    low++;
  }
  return arr;
}
console.log(randomArr)//[40, 78, 16, 97, 38, 27, 66, 44, 45, 31, 12, 1, 99, 68, 36, 42, 40, 54, 6, 42]
console.log("bubbleSort3", bubbleSort3(randomArr.concat()));//bubbleSort3 [1, 6, 12, 16, 27, 31, 36, 38, 40, 40, 42, 42, 44, 45, 54, 66, 68, 78, 97, 99]

最后可以结合第三种和第二种方法
第四种冒泡的方法

function bubbleSort4(arr) { 
  let len = arr.length;
  let low = 0;
  let higth = len - 1;
  let temp;
  while (low < higth) {
    let hPos = 0;
    let lPos = higth;
    for (let j = low; j < higth; j++) {
      if (arr[j] > arr[j + 1]) {
        hpos = j;
        temp = arr[j];
        arr[j] = arr[j + 1];
        arr[j + 1] = temp;
      }
    }
    heigth = hPos;
    for (let j = higth; j > low; j--) {
      if (arr[j] < arr[j - 1]) {
        lPos = j;
        temp = arr[j];
        arr[j] = arr[j - 1];
        arr[j - 1] = temp;
      }
    }
    low = lPos;
  }
  return arr;
}
console.log(randomArr)//[40, 78, 16, 97, 38, 27, 66, 44, 45, 31, 12, 1, 99, 68, 36, 42, 40, 54, 6, 42]
console.log("bubbleSort4", bubbleSort4(randomArr.concat()));//[1, 6, 12, 16, 27, 31, 36, 38, 40, 40, 42, 42, 44, 45, 54, 66, 68, 78, 97, 99]

下面对这4种方法在chrome控制台下进行一个简单的性能测试

var randomArr = getRandomArr(10000);
console.time("1");
bubbleSort(randomArr.concat());
console.timeEnd("1");
console.time("2");
bubbleSort2(randomArr.concat());
console.timeEnd("2");
console.time("3");
bubbleSort3(randomArr.concat());
console.timeEnd("3");
console.time("4");
bubbleSort4(randomArr.concat());
console.timeEnd("4");
VM371:4 1: 329.705ms
VM371:7 2: 379.501ms
VM371:10 3: 310.843ms
VM371:13 4: 306.847ms

在经过多次测试发现一个有趣的现象执行最快的是第4种方法,最慢的是第2种,没错最慢的是我认为可以提高性能的第2种方法,这就相当尴尬了,不知道有哪位小伙伴可以解释一下