快速排序(Quicksort)的 JavaScript 实现 - JavaScript

一、前言

排序算法（Sorting algorithm）是计算机科学最古老、最基本的课题之一。要想成为合格的程序员，就必须理解和掌握各种排序算法。

目前，最常见的排序算法大概有七八种，其中“快速排序”（Quicksort）使用的最广泛，速度也较快。它是图灵奖（1980）得主 Tony Hoare（托尼霍尔）于 1960 年提出来的。

Tony Hoare

Tony Hoare 于2011年6月20日在 EPFL 上发表演讲

二、快速排序（Quicksort）

“快速排序”的思想很简单，整个排序过程只需要三步：

在数据集之中，选择一个元素作为“基准”（pivot）。
所有小于“基准”的元素，都移到“基准”的左边；所有大于“基准”的元素，都移到“基准”的右边。
对“基准”左边和右边的两个子集，不断重复第一步和第二步，直到所有子集只剩下一个元素为止。

举例来说，现在有一个数据集{85, 24, 63, 45, 17, 31, 96, 50}，怎么对其排序呢？

第一步，选择中间的元素 45 作为“基准”。（基准值可以任意选择，但是选择中间的值比较容易理解。）

快速排序（Quicksort）

第二步，按照顺序，将每个元素与“基准”进行比较，形成两个子集，一个“小于 45”，另一个“大于等于 45”。

快速排序（Quicksort）

第三步，对两个子集不断重复第一步和第二步，直到所有子集只剩下一个元素为止。

快速排序（Quicksort）

三、实现快速排序（Quicksort）

下面使用 JavaScript 语言实现快速排序（Quicksort）算法。

首先，定义一个 quickSort 函数，它的参数是一个数组。

var quickSort = function (arr) {
};

然后，检查数组的元素个数，如果小于等于 1，就返回。

var quickSort = function (arr) {
    if (arr.length <= 1) { return arr; }
};

接着，选择“基准”（pivot），并将其与原数组分离，再定义两个空数组，用来存放一左一右的两个子集。

var quickSort = function (arr) {
    if (arr.length <= 1) { return arr; }
    var pivotIndex = Math.floor(arr.length / 2);
    var pivot = arr.splice(pivotIndex, 1)[0];
    var left = [];
    var right = [];
};

然后，开始遍历数组，小于“基准”的元素放入左边的子集，大于基准的元素放入右边的子集。

var quickSort = function (arr) {
    if (arr.length <= 1) { return arr; }
    var pivotIndex = Math.floor(arr.length / 2);
    var pivot = arr.splice(pivotIndex, 1)[0];
    var left = [];
    var right = [];
    for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
        if (arr[i] < pivot) {
            left.push(arr[i]);
        } else {
            right.push(arr[i]);
        }
    }
};

最后，使用递归不断重复这个过程，就可以得到排序后的数组。

var quickSort = function (arr) {
    if (arr.length <= 1) { return arr; }
    var pivotIndex = Math.floor(arr.length / 2);
    var pivot = arr.splice(pivotIndex, 1)[0];
    var left = [];
    var right = [];
    for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
        if (arr[i] < pivot) {
            left.push(arr[i]);
        } else {
            right.push(arr[i]);
        }
    }
    return quickSort(left).concat([pivot], quickSort(right));
};

使用的时候，直接调用quickSort()就行了。

快速排序（Quicksort）

四、知识点

JavaScript 的除法运算“/”可以返回小数。
JavaScript Math 对象的floor()方法可对一个数进行下舍入。
JavaScript Array 对象的concat()方法用于连接两个或多个数组。该方法不会改变现有的数组，而仅仅会返回被连接数组的一个副本。
JavaScript Array 对象的splice()方法向/从数组中添加/删除项目，然后返回被删除的项目。该方法会改变原始数组。

五、快速排序（Quicksort）完整示例

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <title>快速排序</title>
    <script type="text/javascript">
        var quickSort = function (arr) {
            if (arr.length <= 1) { return arr; }
            var pivotIndex = Math.floor(arr.length / 2);
            var pivot = arr.splice(pivotIndex, 1)[0];
            var left = [];
            var right = [];
            for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
                if (arr[i] < pivot) {
                    left.push(arr[i]);
                } else {
                    right.push(arr[i]);
                }
            }
            return quickSort(left).concat([pivot], quickSort(right));
        };
        var arr = [85, 24, 63, 45, 17, 31, 96, 50];
        console.log("将数组从小到大排序：");
        console.log(arr)
        console.log("快速排序（Quicksort）结果：");
        console.log(quickSort(arr));
    </script>
</head>
<body>
    <h1>快速排序</h1>
</body>
</html>

六、参考文献

本文并非原创，也非一味照搬，修改或添加了部分内容。

原文链接：阮一峰的网络日志

（完）