js数值排序中冒泡算法的4种简单实现

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