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「每日一题」前端工程师算法系列(1)-冒泡排序

前言

对于非科班出身的程序员特别是前端工程师来说,算法的确实是一块心病。买一本算法导论来撸几个月同时还得学一门新语言既难以施行,也极度缺乏性价比。

所以我打算以算法为主题出一个系列专辑,以广大前端程序员熟悉的 JavaScript 为范例语言,用通俗的语言讲解常见算法,尽量尽可能多的覆盖前端工程师遇到的算法面试题。

本人自知才疏学浅,所以科学、全面、规范、严谨一律不管,但我会尽量用通俗的语言和代码让缺乏算法概念的人快速理解算法。


后续文章中会涉及:常见排序算法、常见搜索算法、树、分治法、动态规划、贪心算法等

冒泡排序


一、原理解析

选择第1个和第2个数字,如果第1个>第2个二者交换位置(假设是升序排列)。之后选择第2个和第3个数字,类似交换处理。一轮下来后,最大的数字会“冒泡”到最后一位。

接下来,忽略已经拍好的数字,对于剩下的数字再来一轮

...

直到所有的数字都排列完成。


二、范例演示

以下表格里,红色表示选中的待排序的数字,粗体表示本轮刚刚排列过的数字,蓝色表示最终排好的数字。

第一轮:

  1. 选择 10 和 34, 进行比较, 其中 10 < 34, 二者不需要交换
  2. 选择 34 和 21, 进行比较, 其中 34 > 21, 二者需要交换
  3. 选择 34 和 47, 进行比较, 其中 34 < 47, 二者需不要交换
  4. 选择 47 和 3, 进行比较, 其中 47 > 3, 二者需要交换
  5. ...
  6. 最后 47 交换到末尾

第二轮:

忽略已经排列好的47, 按照刚刚的逻辑再次排序

...

三、实现方式

function bubleSort(arr) {
  for(let i = 0; i < arr.length /*i代表轮数*/; i++) {
    for(let j = 0; j < arr.length - i /*j代表当前轮选中的元素下标*/; j++) {
      if(arr[j] > arr[j+1]) {
        [ arr[j], arr[j+1] ] = [ arr[j+1], arr[j] ] /*交换元素*/
      }
      //console.log(arr)
    }
  }
}

var arr = [10, 34, 21, 47, 3, 28]
bubleSort(arr)
console.log(arr)
复制代码


四、效率测试

下面我们测试排序性能。以下的代码中,randomArr 函数会生成一个随机数组, 数组长度默认是100, 最大值默认值是1000。 console.time 和 console.end 用来记录排序时间。

let arr = randomArr(10000, 100)
console.time('bubleSort')
bubleSort(arr)
console.timeEnd('bubleSort')


function randomArr( arrLen = 100, maxValue = 1000 ) {
  let arr = []
  for(let i = 0; i < arrLen; i++) {
    arr[i] = Math.floor((maxValue+1)*Math.random())
  }
  return arr
}

function bubleSort(arr) {
  for(let i = 0; i < arr.length; i++) {
    for(let j = 0; j < arr.length - i; j++) {
      if(arr[j] > arr[j+1]) {
        [ arr[j], arr[j+1] ] = [ arr[j+1], arr[j] ] /*交换元素*/
      }
    }
  }
}复制代码

经测试100次取平均值,得出初步结论:测试数组长度增加10倍,排序时间约增加100倍


复杂度分析

时间复杂度(可以理解为排序的次数)计算: (n-1) + (n-2) + ... + 1 = n*(1 + (n-1))/2,所以时间复杂度为 O(n^2) ,和上面的测试基本一致。



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