Большинство дискуссий по поводу алгоритмов сортировки, как правило, заканчиваются обсуждением алгоритма быстрой сортировки из-за его скорости. Курсы информатики, как правило, охватывают quicksort потому, что он имеет отличный показатель средней сложности O(n log n) и относительно высокую производительность по сравнению с другими, менее эффективными алгоритмами вроде buble sort или insert sort для больших наборов данных. В отличие от других алгоритмов сортировки, существует множество различных реализаций quicksort, одни направлены на повышение производительности, другие - на устойчивость (эквивалентные элементы, остаются в том же порядке, в котором они изначально встречаются).
Быстрая сортировка - это “разделяй и властвуй” алгоритм в стиле “сортировка слиянием”. Основная идея заключается в том, чтобы найти опорный элемент в массиве для сравнения с остальными частями, затем сдвигать элементы так, чтобы все части перед опорным элементом были меньше его, а все элементы после опорного были больше его. После этого рекурсивно выполнить ту же операцию на элементы до и после опорного. Существует множество различных алгоритмов для достижения быстрой сортировки, в этой статье рассматривается только один из них.
Существует две базовые операции в алгоритме: замена элемента на месте и разбиение массива на части. Основные шаги для разделения массива:
Как и многие другие алгоритмы, эти распределения проще понять, глядя на пример. Предположим, у вас есть следующий массив:
Var items = ;
Существует множество способов найти значение разделителя. Некоторые алгоритмы берут первый элемент в качестве опорного. Это не самый лучший выбор, потому что он дает наихудшие показатели для уже отсортированных массивов. Лучше взять в качестве разделителя элемент из середины, для нас разделителем будет 5 (длинна массива, разделенная на 2). Далее установим левый указатель на нулевую позицию и правый указатель на позицию 5 (последний элемент в массиве). Поскольку 4 меньше 5, переместим левый указатель на 1 позицию. Поскольку 2 меньше 5, переместим левый указатель во вторую позицию. Сейчас 6 не меньше 5, перестаем сдвигать левый указатель и начинаем сдвигать правый. Так как 9 больше 5, правый указатель перемещаем на позицию 4. Значение 3 не больше 5, поэтому правый указатель останавливается. Поскольку левый указатель находится в положении 2, а правый указатель в положении 4, и эти два элемента не встречались, значения 6 и 3 должны быть поменяны местами.
Далее, левый указатель увеличивается на единицу, а правый уменьшается на единицу. В обоих случаях значение будет равно опорному элементу (5). Это сигнализирует, что операция завершена. Теперь все элементы в массиве слева от разделителя меньше, чем сам разделитель и все элементы справа от разделителя больше него самого. Имейте в виду, что это не значит, что массив уже отсортирован, только то, что есть две части массива: секция, где все значения меньше, чем опорный элемент, и секции, где все значения больше опорного элемента. Смотрим рисунок ниже:
Реализация функции разбиения использует функцию swop() , код этой функции:
Function swap(items, firstIndex, secondIndex){
const temp = items;
items = items;
items = temp;
}
Функция разделитель сама по себе довольно проста и следующий алгоритм почти точен.
Function partition(items, left, right) {
var pivot = items,
i = left,
j = right;
While (i pivot) {
j--;
}
if (i 1) {
index = partition(items, left, right);
if (left < index - 1) {
}
if (index < right) {
}
}
return items;
}
// first call
var result = quickSort(items, 0, items.length - 1);
Функция quicksort() принимает три аргумента: массив для сортировки, индекс для установки левого указателя и индекс для установки правого указателя. Для оптимизации производительности, массив не будет отсортирован, если у него ноль или один элемент. Если в массиве два или более элементов, он является "разбиваемым". Если left меньше, чем возвращенный index минус единица, то слева еще остались элементы для сортировки и функция quickSort() вызывается для них рекурсивно. Аналогичным образом, если index меньше правого указателя, то элементы справа сортируются. Как только все это сделано, массив возвращается в качестве результата.
Для того, чтобы эта функция стала немного удобней для пользователей, вы можете автоматически заполнить значения по умолчанию для left и right указателей, если они не передаются, например:
Function quickSort(items, left, right) {
var index;
if (items.length > 1) {
left = typeof left != "number" ? 0: left;
right = typeof right != "number" ? items.length - 1: right;
index = partition(items, left, right);
if (left < index - 1) {
quickSort(items, left, index - 1);
}
if (index < right) {
quickSort(items, index, right);
}
}
return items;
}
// first call
var result = quickSort(items);
В этой версии функции можно не указывать начальные left и right , так как они заполняются автоматически, если не были переданы. Это делает функцию чуть более удобной, чем чистая реализация.
Quicksort, как правило, считается самой эффективной и быстрой и поэтому используется в V8 как реализация Array.prototype.sort() для массивов с более чем 23 элементами. Для менее чем 23 элемента в V8 используется insertion sort . Merge sort - конкурент quicksort, аналогично ему он также эффективный и быстрый, но имеет дополнительное преимущество - устойчивость. Поэтому Mozilla и Safari используют его для имплементации Array.prototype.sort() .
В JavaScript можно сортировать массивы с помощью метода sort. В качестве единственного необязательного аргумента метод принимает функцию, определяющую правила сортировки. Если sort вызвали без аргументов, то сортировка осуществляется по возрастанию значений элементов. Пример:
// Массив со значениями различных типов var arr = ; // Сортируем arr.sort(); // Вернет
Сортируется массив, в контексте которого вызван метод, так что если вы желаете сохранить исходное состояние - сделайте копию и сортируйте её.
Функции сортировки
Вы можете настраивать сортировку, передавая методу sort специальную функцию. В качестве аргументов функция принимает два значения массива, которые передаст метод sort. Вернуть функция может следующие значения (спасибо за уточнение пользователю alik):
* положительное (1,2,10), если условие сортировки истинно;
* отрицательное (-0.1, -3, -20), если условие сортировки ложно;
* 0, если сравниваемые значения равны.
var arr = ; // Функции сортировки function sIncrease(i, ii) { // По возрастанию if (i > ii) return 1; else if (i < ii) return -1; else return 0; } function sDecrease(i, ii) { // По убыванию if (i > ii) return -1; else if (i < ii) return 1; else return 0; } function sRand() { // Случайная return Math.random() > 0.5 ? 1: -1; } arr.sort(sIncrease); // Вернет arr.sort(sDecrease); // Вернет arr.sort(sRand); // Вернет случайно отсортированный массив, например
Производительность
На первый взгляд может показаться, что сортировка в JavaScript непроизводительна, и в web-приложениях лучше сортировать данные на server-side. Небольшой эксперимент это опровергает. Будьте осторожны, в циклах на 100.000 элементов браузер может зависнуть!
Сортируем массивы c целочисленными значениями различной длины:
Нет данных
можете зависнуть
Автор, в ходе своих экспериментов на своем PC (Vista, Pentium Dual 2.2Ггц, 2Гб RAM) получил следующие результаты:
1000 10.000 100.000
IE 7 20-50 ms 200-650 ms завис
FF 3 1-2 ms 12-30 ms 150-400 ms
Safari 3 2-30 ms * 30-400 ms * 350-5000 ms *
Opera 9.5 2-5 ms 40-75 ms 500-1000 ms
Chrome 1.0 1-2 ms 10-30 ms 100-300ms
* В Safari случайная сортировка занимала ровно на порядок больше времени, чем сортировка по возрастанию/убыванию.
За исключением Internet Explorer, который не смог переварить массив на 100.000 элементов, сортировка показала себя вполне производительной операцией.
Многомерный массив
При необходимости можно усложнить функции сортировки. Например, чтобы сортировать многомерные массивы (массивы массивов), или массивы объектов, или любой другой массив с нетривиальными значениями. Пример:
var multi = [ ["Nikolay", 34], ["Andrey", 23], ["Stanislav", 20] ]; // Функции сортировки function sName(i, ii) { // По имени (возрастание) if (i > ii) return 1; else if (i < ii) return -1; else return 0; } function sAge(i, ii) { // По возрасту (возрастание) if (i > ii) return 1; else if (i < ii) return -1; else return 0; } multi.sort(sName); // Вернет [,,] multi.sort(sAge); // Вернет [,,]
Хорошо Плохо
Благодаря своей мощности и гибкости в работе массивы стали непременным атрибутом PHP. Причем, в ряде сложных ситуаций можно задействовать и двумерные массивы PHP.…
Сортировка данных - обязательная функция для сайта, если на нем есть контент, отображаемый в виде таблицы. Для удобства пользователя необходимо сделать таблицу…
По умолчанию метод sort сортирует массив в алфавитном порядке, для этого он представляет каждое значение элемента массива как строку с помощью метода toString() .
Например, сортировка массива, состоящего из чисел:
Var arrNumbers = new Array (50,4,1,76,20,3,27,5,501);
document.write("Исходный массив:");
document.write("
");
arrNumbers.sort();
document.write("Отсортированный массив:");
document.write("
Чтобы отсортировать массив так, как мы хотим, нам необходимо написать специальную функцию и передать её имя в качестве параметра методу sort .
Но перед тем как перейти к созданию функции, давайте рассмотрим алгоритм, с помощью которого метод sort упорядочивает массив. На самом деле алгоритм сортировки очень прост и заключается в многократном сравнении 2 рядом расположенных элементов в массиве, которые в зависимости от результата сравнения переставляются (упорядочиваются).
Следовательно, специальная функция должно иметь 2 параметра. Причём передавать значения этих параметров будет сам метод sort , т.е. значения параметров нам не известны. А для нас это и не важно, т.к. наша задача сводится к написанию алгоритма сравнения значений этих параметров и выдаче в качестве результата значения, по которому метод sort будет определять, переставлять эти элементы массива или нет.
Т.е. метод sort определяет, переставлять элементы или нет в зависимости от результата, которая возвращает данная функция. Рассмотрим, какие значения должна возвращать функция:
- Если функция возвращает 0, то данные элементы массива равны;
- Если функция возвращает 1 (или больше 0), то это означает что первый элемент массива больше второго;
- Если функция возвращает -1 (или меньше 0), то это означает что второй элемент массива больше первого.
После создания функции, её необходимо передать в качестве параметра методу sort . Причём передавать необходимо только название этой функции, без заключения её в кавычки и без указания круглых скобочек. Это всё объясняется тем, что мы не просим метод sort вызвать эту функцию прямо сейчас, а просто сообщаем данному методу, чтоб он именно её использовал при сравнении элементов массива, т.е. как бы подменяем его стандартную функцию для сортировки массива на функцию, заданную ему в качестве параметра.
Например, напишем функцию для сортировки чисел:
//Функция для сравнения чисел, которая возвращает:
// 0 - числа равны;
// 1 - первое число больше второго числа
// -1 - второе число больше первого числа
function compareNumbers(n1,n2)
{
if (n1==n2) return 0;
if (n1>n2)
return 1;
else
return -1;
}
var arrNumbers = new Array (50,4,1,76,20,3,27,5,501);
document.write("Исходный массив:");
document.write("
");
document.write(arrNumbers.join(", "));
document.write("
");
document.write(arrNumbers.join(", "));
Таким образом, используя специальную функцию, Вы можете заставить метод sort отсортировать массив по указанному в данной функции алгоритму.
Например, сортировка числового массива в обратном порядке:
//Функция для сравнения чисел, которая возвращает:
// 0 - числа равны;
// 1 - первое число больше второго числа
// -1 - второе число больше первого числа
function compareNumbers(n1,n2)
{
if (n1==n2) return 0;
if (n1
