JavaScript冒泡排序+Vue可视化冒泡动画

冒泡排序（Bubble Sort）算是前端最简单的算法，也是最经典的排序算法了。网上JavaScript版本的冒泡排序很多，今天用Vue实现一个动态的可视化冒泡排序。

01、JavaScript冒泡排序

冒泡排序原理也比较简单，就是相邻元素两两比较排序，把大的元素冒泡排序到后面，递归所有相邻元素组合完成排序。

1.1、原理

有一个无序数组：let arr = [100, 5, 6, 17, 3, 1]，长度为len=6。

• ①、从第一位元素100（0索引）开始，比较相邻arr[0]、arr[1]元素的大小，大的排后面，如果arr[0]>arr[1]则交换值位置。
• ②、如下图，依次相邻元素比较、交换，一轮完成后，最大元素就到了最右边了。这个过程中，最大的元素（最大的泡泡）就像冒泡一样到了末尾。

• ③、然后继续对剩下的前面len-1=5个元素重复上述步骤，直到只剩下一个元素。这是一个递归的过程，递归到第一个元素，就完成了冒泡排序。

冒泡排序的动画过程如下图，排序过程很直观，一目了然，下一章节也实现一个跟好的。

1.2、JavaScript实现

经典冒泡排序算法，用两个for循环来实现所有元素的两两对比排序。统计了一下排序次数，一共比较了15次。冒泡排序的时间复杂度是O(n^2)，这是最大值，最小为O(n)。

//经典冒泡排序算法
//从小到大冒泡排序
let arr = [100, 5, 6, 17, 3, 1];
let count=0; //计数器
function bubbleSort(arr) {
    const len = arr.length;
    let t;count=0;
    for (let i = 0; i < len - 1; i++) {
        for (let j = 0; j < len - i - 1; j++) {
            count++;
            //比较相邻两个元素
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                //交换两个元素，大的往后排列
                t = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = t;
            }
        }
    }
    return arr;
}
console.log(bubbleSort(arr),"比较次数：",count);
//[1, 3, 5, 6, 17, 100] '比较次数：' 15

上面代码中交换两个元素位置的时候，用了一个中间变量（t），可以改进一下。用一个解构赋值来交换值，就不用额外的一个中间变量（t）了。

let arr = [100, 5, 6, 17, 3, 1];
function bubbleSort(arr) {
    const len = arr.length;
    for (let i = 0; i < len - 1; i++) {
        for (let j = 0; j < len - i - 1; j++) {
            //比较相邻两个元素
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                //用结构赋值进行交换
                [arr[j], arr[j + 1]] = [arr[j+1], arr[j]];
            }
        }
    }
    return arr;
}
console.log(bubbleSort(arr));
//[1, 3, 5, 6, 17, 100]

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02、Vue实现一个冒泡动画

用Vue来实现一个可视化的冒泡排序，用Vue就不用去操作Dom了，只需要要处理好排序过程即可，因此首先要对排序过程进行改造。

2.1、排序过程改造

上一章节的排序是连续执行，瞬间完成的。要实现可视化的排序效果，每一个排序步骤之间得有间隔，给过渡动画留时间。就需要把排序的每一个步骤拆开，可以单独控制执行。

• 定义一个排序对象SortItem，包装待排序元素，用于可视化展示，属性包括排序值、泡泡大小、泡泡颜色。
• 用上面的排序对象SortItem，生成排序对象集合，正式排序步骤中用该集合。方法的参数为排序元素字符串，空格隔开，如“9 100 6 17 3 1”。

//定义一个排序对象，包装待排序元素
function SortItem(n) {
    this.value = n;
    this.size = 30 + n + 'px';  //泡泡大小，初试大小30px
    this.color = bubbleColor.default;
}
//生成排序对象集合，参数为排序元素字符串，如“9 100 6 17 3 1”
function generateSortItems(arrStr) {
    let arrItems = [];
    let arr = arrStr.trim().split(' ');
    for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
        arrItems[i] = new SortItem(window.parseInt(arr[i]));
    }
    return arrItems;
}

泡泡列表展示效果如下：

• 然后就是排序过程了，对排序对象集合进行遍历，把每一次排序操作包装成一个（闭包）函数，放到一个集合里，后面就可自定义调用执行了。
• 先是用集合实现了一遍，发现这个场景用迭代器Generator更优雅，马上重构，上迭代器！每次迭代yield返回排序的函数。

//迭代器实现排序步骤的拆分
function* generateSortFunc(items) {
  const len = items.length;
  for (let i = 0; i < len - 1; i++) {
    for (let j = 0; j < len - i - 1; j++) {
      //迭代器返回的是一个（闭包）函数，为每一个排序步骤
      yield () => {
        //执行排序前重置泡泡颜色
        resetColor(items);
        //正在排序的泡泡元素高亮
        items[j].color = bubbleColor.inprocess;
        items[j + 1].color = bubbleColor.inprocess;
        if (items[j].value > items[j + 1].value) {
          [items[j], items[j + 1]] = [items[j + 1], items[j]];
        }
      }
    }
    //完成一轮排序，末尾泡泡元素标记为完成态颜色
    items[len - i - 1].color = bubbleColor.completed;
  }
}

什么是Generator？

• 她是一个迭代器，返回一个遍历器对象，符合可迭代协议和迭代器协议，可用next()、for(of)迭代。
• 她是可控函数：内部代码可以自由控制暂停和继续执行。标准的函数是一次性执行完毕，直到末尾或return语句。而生成器的函数可以由yield暂停执行（交出控制权），next()恢复执行。
• 她是一个状态机，封装了多个内部状态。
• 她是异步任务管理容器，提供一种异步的实现方案。

Generator 使用一个特殊的函数语法function*（带星*号）创建生成器generator，调用生成器函数获得一个生成器对象，该对象的实例方法：

实例方法	描述
next()	恢复执行，返回一个由 yield表达式生成的值：{value: 1, done: false}
return(value?)	返回给定的值并结束生成器，可提前中止生成器。
throw()	向生成器抛出一个错误，生成器内部如没处理则会中止

2.2、可视化排序

接下来就不难了，排序的执行就是调用执行器的next()方法，如果返回对象的done属性为true，则表示迭代完成，否则继续迭代，执行排序函数。

//单步执行
play() {
  let next = this.sortFunc.next();
  if (next.done) {
    this.sortItems.forEach(item => item.color = bubbleColor.completed);
    this.stop();
  }
  else
    next.value();
},

• <li>元素来显示排序对象。
• 移动动画用的Vue的<transition-group>组件来实现。
• “单步执行”就是点击一次只执行一步，“自动执行”则会自动顺序执行。
• 修改参数后需”重置“进行初始化。

手动单步执行效果：

自动执行或更多排序参数可以直接查看在线代码示例：掘金-代码（可视化冒泡），完整代码也在这里。

点击查看【juejin】

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参考资料

• https://visualgo.net/zh/sorting
• 冒泡排序
• 掘金-代码（可视化冒泡）

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