数据结构与算法--排序和搜索算法

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简介

排序:把某个乱序的数组变成升序或者降序的数组。js中数组中sort方法。排序算法有:冒泡排序、选择排序、插入排序、归并排序、快速排序...

搜索:找出数组中某个元素的下标。数组的indexOf方法。搜索算法有:顺序搜索、二分搜索...

排序1:冒泡排序

/**
 *  时间复杂度为O(n^2)
 *  空间复杂度为O(1)
 * 
 *  1、第一轮,当前元素和下一个元素比较,一轮后最大值移到最后一位
 *  2、走n-1轮
 */
Array.prototype.bubbleSort = function () {
    for(let i = 0; i < this.length-1; i++){//走n-1轮
        for (let j = 0; j < this.length - 1 -i; j++) { //每走完一次,把第k大推到最后
            if (this[j] > this[j + 1]) {
                const temp = this[j];
                this[j] = this[j + 1];
                this[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

var arr = [5,4,3,2,1];
arr.bubbleSort();

排序2:选择排序

/**
 *  时间复杂度为O(n^2)
 *  空间复杂度为O(1)
 *  
 *  1、第一轮,当前最小值和当前值进行比较,找到最小值的位置,一轮后将最小值放在第一位
 *  2、走n-1轮
 */

Array.prototype.selectionSort = function(){
    for(let i = 0; i < this.length; i++){ //走n-1轮
        let indexMin = i;
        for (let j = i; j < this.length; j++) { //第一轮找到最小值并将其放在第一位
            if (this[indexMin] > this[j]) {
                indexMin = j;
            }
        }
        if (indexMin != i){
            const temp = this[i];
            this[i] = this[indexMin];
            this[indexMin] = temp;
        }
    }
}

const arr = [5, 4, 3, 2, 1];
arr.selectionSort();

排序3:插入排序

/**
 *  时间复杂度为O(n^2)
 *  空间复杂度为O(1)
 * 
 *  1、从第二个元素开始,跟他前面的数字比较。它前面一定是排好的
 *  2、进行n-1轮
 */
Array.prototype.insertionSort = function(){
    for(let i = 1; i < this.length; i++){
        for (let j = i; j > 0; j--) {//往前面找到合适的位置
            if (this[j] < this[j - 1]) {
                const temp = this[j];
                this[j] = this[j-1];
                this[j-1] = temp;
            } else {
                break;
            }
        }

    }
}

let arr =[5, 3, 4, 2, 1];
arr.insertionSort();

排序4:归并排序

/**
 * 
 * 总时间复杂度为O(n*logn)
 * 1、分:将数组分成两半,再递归的对子数组进行“分”的操作,直到分成一个个单独的数字。时间复杂度为O(logn)
 * 2、合:把两个数字合并成有序数组,再对有序数组进行合并,直到全部子数组合并为一个完整数组。时间复杂度为O(n)
 * 
 * 算法步骤:
 * 1、新建一个新数组res,用于存放最终排序后的数组
 * 2、比较两个有序数组的头部,较小者出队并推入res中
 * 3、如果数组还有值,重复第二步
 */
Array.prototype.mergeSort = function () {
    
    const rec = function (arr) {
        if(arr.length == 1){
            return arr;
        }
        let mid = Math.floor(arr.length / 2);
        let left = arr.slice(0, mid);
        let right = arr.slice(mid, arr.length);

        let orderLeft = rec(left);
        let orderRight = rec(right);
        let res = [];

        while (orderLeft.length || orderRight.length) {
            if (orderLeft.length && orderRight.length){
                res.push(orderLeft[0] > orderRight[0] ? orderRight.shift() : orderLeft.shift());
            } else if (orderLeft.length){
                res.push(orderLeft.shift())
            } else {
                res.push(orderRight.shift())
            }
        }
        return res;
    }
    const res = rec(this);
    return res.forEach((n, i) => {
        this[i] = n;
    });
    
}

let arr = [5,4,3,2,1];
arr.mergeSort();

排序5:快速排序

/**
 * 递归时间复杂度为O(logn)
 * 分区操作时间复杂度为O(n)
 * 总时间复杂度为n(n*logn)
 * 
 * 算法步骤:
 * 分区:从数组中任意选择一个基准,所有比基准小的元素放在基准前面,所有比基准大的元素放在基准后面
 * 递归:递归的对基准前后的子数组进行分区
 * 
 */
Array.prototype.quickSort = function(){

    const rec = function(arr){
        if(arr.length <= 1){
            return arr;
        }
        let left = [];
        let right = [];
        let mid = arr[0];

        for(let i = 1; i < arr.length; i++){
            if(arr[i] < mid){
                left.push(arr[i])
            } else {
                right.push(arr[i]);
            }
        }
        return [...rec(left), mid, ...rec(right)];
    }
    const res = rec(this);
    res.forEach((n, i) => {
        this[i] = n;
    });
}

let arr = [5,4,3,2,1];
arr.quickSort();

搜索1:顺序搜索

/**
 * 顺序搜索
 * 时间复杂度为O(n)
 */
Array.prototype.sequentialSearch = function(target){
    for (let i = 0; i < this.length; i++) {
        if (this[i] === target){
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

const res = [1,2,3,4,5].sequentialSearch(6);
console.log(res);

搜索2:二分搜索

/**
 * 时间复杂度为O(logn)
 * 前提数组是有序的数组
 * 
 * 算法思路:
 * 1、从数组的中间元素开始,如果中间元素刚到是目标值,则搜索结束
 * 2、如果目标值大于或小于中间元素,则在大于或小于中间元素那一半数组进行搜索
 */

 Array.prototype.binarySearch = function (target) {
    
    let low = 0;
    let high =  this.length -1;

    while (low <= high) {
        let mid = Math.floor((low + high) / 2);
        if (this[mid] > target){
            high = mid - 1;
        } else if (this[mid] < target){
            low = mid + 1;
        } else {
            return mid;
        }
    }
    return -1;
 }

const res = [1, 2, 3, 4, 5].binarySearch(6);
console.log(res);

知识来源: coding.imooc.com/learn/list/…