JavaScript冒泡排序

视频链接：
JavaScript冒泡排序 - Web前端工程师面试题讲解

教学网站：
visualgo.net

参考链接：
程序员内功：八大排序算法

微信小程序——前端面试题宝典

先看如下的动画图理解一下冒泡怎么从小到大排列的：

可以看到每次遍历从第一个元素直至最后一个没有排序的元素，都会两两比较元素的大小，然后不停地切换位置（绿色标记）

这保证了每轮排序的最后一个元素一定是最大的，那么下一轮的对比就不用管最后一个元素了（橙色标记）。

那么开始实战

//创建一个变量作为临时存储数据的地方
const arr = [29,10,14,37,15];
//创建一个bubbleSort函数用来执行冒泡排序
function bubbleSort(arr){
    let temp;//临时交换变量
    //创建一个外围循环来确定要排序多少轮，
    //同时保证下一轮不会重复对比最后一个元素,
    //所以不用遍历到最后一个元素
    for(let i = 0; i < arr.length - 1; i++){
        //镶嵌循环则要做两两元素的比较与缩小每轮比较的目标数量
        for(let j =0; j < arr.length - 1 - i; j++){
            if (arr[j] > arr[j+1]){
                temp=arr[j];
                arr[j]=arr[j+1];
                arr[j+1]=temp;
            }
        }
    }
    return arr;
}

console.log(bubbleSort(arr));

最终返回了正确的结果：

除了手撕代码外，还要清楚该排序算法的有关性质。

是否稳定

首先冒泡排序是稳定排序算法，看它稳不稳定是由在一个待排序数组中两个相同数组的元素在经过排序后的相对位置是否发生改变，而冒泡排序不会改变相同元素的相对位置。

时间复杂度:

最好情况是\(O(n)\),最坏情况是\(O(n2)\),一般选取最坏的作为平均时间复杂度。

优化1

由于已经达到有序状态不会发生交换，所以可以尝试定一个变量记录当某一轮是否发生交换行为，若未发生则判定已经排序成功，跳出循环即可。

const arr = [29,10,14,37,15];
function bubbleSort(arr){
    let temp,haveChange;
    for(let i = 0; i < arr.length - 1; i++){
        haveChange=false;
        for(let j =0; j < arr.length - 1 - i; j++){
            if (arr[j] > arr[j+1]){
                temp=arr[j];
                arr[j]=arr[j+1];
                arr[j+1]=temp;
                haveChange=true;
            }
        }
        if(haveChange==false){
            break;
        }
    }
    return arr;
}

console.log(bubbleSort(arr));

可以看到速度确实变快了

优化2

设置一个标准变量POS，用于记录每趟排序中最后一次进行交换的位置。

这样做的道理是因为POS位置之后的记录均已交换到位，就没必要再比较，所以进行下一趟排序时，只用扫描到POS位置就行了。

function bubbleSort2(arr){
    console.time('改进后冒泡排序耗时');
    var i = arr.length-1;//初始时，最后位置保存不变
    while(i>0){
        var pos=0;//每趟开始时，无记录交换
        for(var j=0;j<i;j++){
            if(arr[j] > arr[j+1]){
                pos=j;//记录交换的位置
                var tmp=arr[j];
                arr[j]=arr[j+1];
                arr[j+1]=tmp;
            }
        }
        i=pos;//为下一趟排序作准备
    }
    console.timeEnd('改进后冒泡排序耗时');
    return arr;
}

var arr=[3,44,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50];

console.log(bubbleSort2(arr));

优化3

传统的冒泡排序每趟都只能保证找到最大值或者最小值，而我们可以利用左右双指针的方法，考虑每次排序进行正向和反向两遍冒泡的方法同时获得最大值与最小值，然后两个指针进一步往中间靠拢，这样就可以减少排序的次数了。

function bubbleSort3(arr){
    var low = 0;
    var high = arr.length-1;//设置左右指针
    var temp,j;
    console.time('改进后冒泡排序耗时');
    while(low<high){
        for(j=low;j<high;++j)//正向冒泡，找最大值
            if(arr[j]>arr[j+1]){
                temp=arr[j];
                arr[j]=arr[j+1];
                arr[j+1]=temp;
            }
        --high;
        for(j=high;j>low;--j)//反向冒泡，找到最小值
            if(arr[j]<arr[j-1]){
                temp=arr[j];
                arr[j]=arr[j-1];
                arr[j-1]=temp;
            }
        ++low;
    }
    console.timeEnd('改进后冒泡排序耗时')
    return arr
}

var arr=[3,44,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50];

console.log(bubbleSort3(arr));