Array.prototype.sort()方法到底是如何排序的？

  本文除了会带大家了解一些Array.prototypr.sort()方法(后面简写为sort()方法)的基本定义和用法之外，还会探讨一下sort()方法到底是使用的什么排序算法。简单度娘了一下，网上的那些sort()方法详解文章，大多只说了sort()方法的用法。还有说sort()方法是使用冒泡法做的排序，这是错误的。下面，我们发车！

sort()方法

  先来看看sort()方法的一些基础知识。已经了解sort()方法的童鞋可以直接跳过这部分。

定义

sort() 方法在适当的位置对数组的元素进行排序，并返回数组。 sort 排序不一定是稳定的。

语法

arr.sort()

arr.sort(compareFunction)

说明

1.如果没有指明 compareFunction ，那么元素会按照转换为的字符串的诸个字符的Unicode位点进行排序。

2.如果指明了 compareFunction ，那么数组会按照调用该函数的返回值排序。即 a 和 b 是两个将要被比较的元素：

   a.如果 compareFunction(a, b) 小于 0 ，那么 a 会被排列到 b 之前；
   b.如果 compareFunction(a, b) 等于 0 ， a 和 b 的相对位置不变。(ECMAScript 标准并不保证这一行为，而且也不是所有浏览器都会遵守,例如 Mozilla 在 2003 年之前的版本）；
   c.如果 compareFunction(a, b) 大于 0 ， b 会被排列到 a 之前。
  d. compareFunction(a, b)必须总是对相同的输入返回相同的比较结果，否则排序的结果将是不确定的。(利用这一特性，可实现随机排序)

3.如果数组包含undefined元素（元素值为undefined或元素末定义）

以上90%引用自MDN

实例

//例1.字母排序
var a = new Array("banna","watermelon","orange","apple");
s.sort(); 
console.log(a) //输出 ["apple", "banna", "orange", "watermelon"]
//没什么好说的，比较函数缺省，按照字母顺序升序排序 a<b<o<w

//例2.转化为字母排序
var a=[11,2,44,3,5,6];
a.sort();
console.log(a) // [11, 2, 3, 44, 5, 6]
//说明第一条，数字转为字符串，"11"<"2"<"3"<"44"<"5"<"6"

//例3.数字排序
var a=[11,2,44,3,5,6];
a.sort(function(a,b){
    return a-b; //升序——当a<b时，a-b返回一个小于0的值。根据说明2-a，a会在b的前面，则实现了升序排序。反之如果想实现降序排序，return b-a即可。
});
console.log(a) //输出 [2, 3, 5, 6, 11, 44]

//例3.随机排序
var a=[11,2,44,3,5,6];
a.sort(function(a,b){
    return Math.random()>.5?-1:1; //根据说明2-c特性，实现随机排序
});
console.log(a) //每次运行的输出都不同

  以上是sort()方法的一些基本用法,MDN里还有更多的用法。下面我们来看看sort()方法到底是如何排序的。

sort()方法如何实现排序

  怎么查看sort()方法是如果实现排序的呢？我们可以在比较函数里把a,b及数组输出一下，看看是否能够看出使用的排序算法。

var arr=[1, 8, 3, 5, -1];
function compare(a,b){
    console.log(a,b,arr);
    return a-b;
}
arr.sort(compare);
/**
控制台输出
1 8 [1, 8, 3, 5, -1]
8 3 [1, 8, 3, 5, -1]
1 3 [1, 8, 8, 5, -1]
8 5 [1, 3, 8, 5, -1]
3 5 [1, 3, 8, 8, -1]
8 -1 [1, 3, 5, 8, -1]
5 -1 [1, 3, 5, 8, 8]
3 -1 [1, 3, 5, 5, 8]
1 -1 [1, 3, 3, 5, 8]
[-1,1, 3, 5, 8]
*/

  不知道同学们有没有看出什么端倪。反正我一开始是什么都没有发现，那就分析分析咯。
  第一次1和8比较，1<8，不需要调整位置。
  第二次8和3比较，8>3，需要调整位置。但是这里没有交换位置，仅仅是8覆盖了3位置。这里就可以推断出不是单纯的使用了冒泡算法。
  第三是1和3比较，1<3，3替换了8的位置。什么鬼，几个意思？？？看到这里我也是表示不懂呀。那就继续往下看咯。
  第四是8和5比较，8>5，又仅仅是覆盖，没有交换位置。还是不懂，继续往下！
  第五是3和5比较，3<5，5替换了8的位置，不懂，继续往下！
  第六是8和-1比较，8>-1， 还仅仅是覆盖，继续往下！
  第七、八、九次，-1依次和5，3，1做了比较，并且5，3，1都移动了一次位置。等等，这怎么和插入排序法有点相似。

  再试试一下

var arr=[1, 8, 9, 5, 2];
arr.sort(compare);
/**
控制台输出
1 8 [1, 8, 9, 5, 2]
8 9 [1, 8, 9, 5, 2]
9 5 [1, 8, 9, 5, 2]
8 5 [1, 8, 9, 9, 2]
1 5 [1, 8, 8, 9, 2]
9 2 [1, 5, 8, 9, 2]
8 2 [1, 5, 8, 9, 9]
5 2 [1, 5, 8, 8, 9]
1 2 [1, 5, 5, 8, 9]
[1, 2, 5, 8, 9]
*/

  没跑了，这就是插入法。再捋捋，第一次冒泡完之后，前两位肯是有序的。第二次比较，如果发生位变化，a先向后移动一位，b没有直接前移，而是通过插入法找到正确的位置插入，此时前三位有序。如果没有发生位置变化，说明此时前三位已经有序，继续拿有序的最后一位和之后的一位比较。如此循环，直至整个数组有序。

  到这里，我们得出了结论：sort()方法是使用的冒泡和插入两种方式结合进行排序的。 如果对排序不熟悉的同学，可以看看——《十大经典排序算法》

  经一位大神的提醒，EMCAScript并没有定义sort()方法使用的排序算法，各个浏览器实现的方式并不相同。以上的结论我只在chrome和fireFox中存在。以上结论在chrome和fireFox也并不完全正确，当数组长度过长时，就不在是使用冒泡和插入两种方式结合进行排序了，而是使用一种我不了解方法。先修改错误的结论。等我弄清楚那种我不了解的方法，再来更新_srot()方法。

  童鞋你似不似以为到这里就完了，文章就完美结束了？当然不似!!!接下来,闲着没事我们模仿sort(),实现一个和sort()方法功能一样的自定义方法玩玩呀。

实现一个和sort()方法相似的_sort()方法

  这里不多说，直接上代码。然后看注释

Array.prototype._sort.f=function(a,b){ //设置默认按照Unicode位点进行排序
    a+="",b+="";
    return a<b?-1:a===b?0:1;
}

Array.prototype._sort=function(f){

    /**
    * 如未传入实参
    * 或传入的实参不是函数
    * 使用默认的排序函数 （按字符顺序）
    */
    var f=f&&typeof(f)=="function"?f:Array.prototype._sort.f,
        len=this.length,
        i=0,
        t;
    /**
    * 这个循环开始排序
    * Array.sort()使用的是一种冒泡各插入结合的排序方法
    * 
    */
    for(i=0,t=undefined;i<len-1;i++){
        
        if(f(this[i],this[i+1])>0){ //大于零则需要交接位置
            t=this[i+1],this[i+1]=this[i];
        }
        
        /**
        * 如果t值是unfeined，
        * 则当前的这次骑比较没有发生位置变化
        * 也就不需要使用插入法了
        */
        if(t){
            //使用插入法找到正确的插入位置，上面排序算法还有优化插入法排序的方法
            for(var j=i-1;j>=0;j--){
            
                if(f(this[j],t)>0){//如果当前元素大于t,则当前元素后移一位
                
                    this[j+1]=this[j];
                    
                }else{//否则表示找到插入点了，插入t,并退出循环
                
                    this[j+1]=t;
                    t=undefined;//将t设为undefined，防止冒泡未发生替换就进入插入法排序
                    break;
                    
                }
            }                        
        }            
    }
    return this; //返回排序后的新数组
}

  到这里就完了？？？No!No!No!虽然我们实现了_sort()方法，但是还有一个不完美的地方。说明第三点说了对undefined的处理规则，我们还没有对unfined进行任何处理呢。还需要在上面的排序循环开始之前添加这样一段。

//这个循环把所有数组undefined的元素和数组最后一个不是undefined的元素替换
//不同浏览器对undefined处理方式不同，这里模仿chrome的处理方式
for(;i<len;i++){ 

    if(this[i]===undefined){ //
    
    /**
    * while找到最后一个(len-1)不是undefined的元素的下标
    * 同时更新需要排序的元素个数(len)
    * 那些个undefined就不鸟它了
    * 下标小于i的元素已经检查替换完成了，不需要再重复一次。所以添加一个len>=i的条件
    */
    while(this[len-1]===undefined&&len>=i){ 
        len--;
    }
    
    /**
    * 如果len等于i
    * 就表示下标不小于i的元素都是undefined了
    * 可以不用继续遍历了
    */
    if(len===i) break; 
    
    /**
    * 使用t将最后一个不是undefined的元素保存起来
    * i in this 是判断这个元素是不存在，还是值是undefined
    * 数组中一个不存在的元素，也会返回undefined(稀疏数组)
    * 这两者还是有区别的
    * 如果不存在i in this会返回 false
    */
    t=this[len-1];
    if(i in this)
        this[len-1]=undefined; //元素值为undefined，直接将要替换元素值设为undefined
    else
        delete this[len-1]; //元素不存在，通过删除将要替换的元素设置为不存在，
    
    this[i]=t; //替换undefined元素
    
    //又塞了一个undefinef到后面，所以要排序的元素又少了一个，再减减一下
    len--; 
    
    }

}

  到这里是真结束了，谢谢大家！如何有什么我说错了或者没说明白的地方，欢迎大家留言一起讨论，大家一起学习，共同进步么。