使用JS实现三种基本的排序算法以及三种算法的比较

1.介绍

排序算法是算法中最常见的算法之一，我这里要介绍的是排序算法中的三种基本算法：冒泡排序、选择排序、插入排序，在文章的后面我会对三种算法的速度进行对比。

2.冒泡排序

冒泡排序其名来源与其算法实现，会使得数组中的元素一个个从数组一端漂到另一端而故这样命名。下面我们实现的是对数组就行升序排列的冒泡：

function bubbleSort(arr){
    if(!arr instanceof Array){
        return;
    }
    if(arr.length == 0 || arr.length == 1){
        return arr;
    }
    for(let outer = arr.length; outer >= 2; outer--){
        for(let inner = 0; inner <= outer - 1; inner++){
            if(arr[inner] > arr[inner + 1]){
                let temp = arr[inner];
                arr[inner] = arr[inner + 1];
                arr[inner + 1] = temp;    
            }
        }
    }
    return arr;
}

3.选择排序

选择排序我们也需要用到嵌套循环，算法思路如下：
从数组的第一个元素开始，将第一个元素逐个与其他元素比较，检查完所有元素后，最小的元素会放到最前面。然后从第二个元素继续，重复这一过程，直到进行到数组倒数第二个元素，排序并完成了。

外循环从数组的第一个元素移动到倒数第二个元素； 内循环从第二个数组元素移动到最后一个元素， 查找比当前外循环所指向的元素小的元素。 每次内循环迭代后， 数组中最小的值都会被赋值到合适的位置。

function selectionSort(arr){
    if(!arr instanceof Array){
        return;
    }
    if(arr.length == 0 || arr.length == 1){
        return arr;
    }
    let min;
    for(let outer = 0; outer <= arr.length - 2; outer++){
        min = outer;
        for(let inner = outer + 1; inner <= arr.length - 1; inner++){
            if(arr[inner] < arr[min]){
                min = inner;
            }
        }
         let temp = arr[outer];
         arr[outer] = arr[min];
         arr[min] = temp;
    }
    return arr;
}

4.插入排序

插入排序有两个循环。 外循环将数组元素挨个移动， 而内循环则对外循环中选中的元素及它后面的那个元素进行比较。 如果外循环中选中的元素比内循环中选中的元素小， 那么数组元素会向右移动， 为内循环中的这个元素腾出位置。

function insertionSort(arr){
    if(!arr instanceof Array){
        return;
    }
    if(arr.length == 0 || arr.length == 1){
        return arr;
    }
    let temp,inner;
    for(let outer = 0; outer < arr.length; outer++){
        temp = arr[outer];
        inner = outer;
        while(inner > 0 && (arr[inner - 1] >= temp)){
            arr[inner] = arr[inner - 1];
            --inner;
        }
        arr[inner] = temp;
    }
    return arr; 
}

5.三种排序算法速度的比较

首先我们实现一个生成随机数组的函数：

function createArr(n){
    let arr = [];
    if(typeof n !== 'number'){
        return;
    }
    if(n === 0){
        return arr;
    }
    for(let i = 0; i < n ; i++){
        arr[i] = Math.floor(Math.random() * (n + 1));
    }
    return arr;
}

我们通过获取当前的时间戳和运行算法后时间戳进行对比来比较，主要比较数组的大小为100， 1000， 10000时来观察三种算法。

//数组为100的情况
let arr = createArr(100);
let start = Date.now();
bubbleSort(arr);
let stop = Date.now();
cosnole.log(`冒泡排序用时${stop - start}`);
    start = Date.now();
selectionSort(arr);
    stop = Date.now();
cosnole.log(`选择排序用时${stop - start}`);    
    start = Date.now();
insertionSort(arr);
    stop = Date.now();
cosnole.log(`插入排序用时${stop - start}`);     

最后得出的结果为

说明数组大小为100时，三种排序算法速度之间没有什么太大的差别。
我把数组扩大为1000得到的结果如下：

现在我们可以看到选择排序和插入排序比冒泡排序都快了很多。
接着我把数据增大为10000，得到的结果为：

现在我们可以很明显的看出三种排序算法的速度谁快谁慢了，特别是我们处理比较大的数据时，对算法的选择影响到程序的性能。