JavaScript 数据结构与算法之美 - 归并排序、快速排序、希尔排序、堆排序(下)

const shellSort = arr => {
    let len = arr.length,
        temp,
        gap = 1;
    console.time('希尔排序耗时');
    while (gap < len / 3) {
        //动态定义间隔序列
        gap = gap * 3 + 1;
    }
    for (gap; gap > 0; gap = Math.floor(gap / 3)) {
        for (let i = gap; i < len; i++) {
            temp = arr[i];
            let j = i - gap;
            for (; j >= 0 && arr[j] > temp; j -= gap) {
                arr[j + gap] = arr[j];
            }
            arr[j + gap] = temp;
            console.log('arr  :', arr);
        }
    }
    console.timeEnd('希尔排序耗时');
    return arr;
};

// 测试
const array = [35, 33, 42, 10, 14, 19, 27, 44];
console.log('原始array:', array);
const newArr = shellSort(array);
console.log('newArr:', newArr);
// 原始 array:   [35, 33, 42, 10, 14, 19, 27, 44]
// arr      :   [14, 33, 42, 10, 35, 19, 27, 44]
// arr      :   [14, 19, 42, 10, 35, 33, 27, 44]
// arr      :   [14, 19, 27, 10, 35, 33, 42, 44]
// arr      :   [14, 19, 27, 10, 35, 33, 42, 44]
// arr      :   [14, 19, 27, 10, 35, 33, 42, 44]
// arr      :   [14, 19, 27, 10, 35, 33, 42, 44]
// arr      :   [10, 14, 19, 27, 35, 33, 42, 44]
// arr      :   [10, 14, 19, 27, 35, 33, 42, 44]
// arr      :   [10, 14, 19, 27, 33, 35, 42, 44]
// arr      :   [10, 14, 19, 27, 33, 35, 42, 44]
// arr      :   [10, 14, 19, 27, 33, 35, 42, 44]
// 希尔排序耗时: 3.592041015625ms
// newArr:     [10, 14, 19, 27, 33, 35, 42, 44]

// 堆排序
const heapSort = array => {
    console.time('堆排序耗时');
    // 初始化大顶堆，从第一个非叶子结点开始
    for (let i = Math.floor(array.length / 2 - 1); i >= 0; i--) {
        heapify(array, i, array.length);
    }
    // 排序，每一次 for 循环找出一个当前最大值，数组长度减一
    for (let i = Math.floor(array.length - 1); i > 0; i--) {
        // 根节点与最后一个节点交换
        swap(array, 0, i);
        // 从根节点开始调整，并且最后一个结点已经为当前最大值，不需要再参与比较，所以第三个参数为 i，即比较到最后一个结点前一个即可
        heapify(array, 0, i);
    }
    console.timeEnd('堆排序耗时');
    return array;
};
// 交换两个节点
const swap = (array, i, j) => {
    let temp = array[i];
    array[i] = array[j];
    array[j] = temp;
};
// 将 i 结点以下的堆整理为大顶堆，注意这一步实现的基础实际上是：
// 假设结点 i 以下的子堆已经是一个大顶堆，heapify 函数实现的
// 功能是实际上是：找到 结点 i 在包括结点 i 的堆中的正确位置。
// 后面将写一个 for 循环，从第一个非叶子结点开始，对每一个非叶子结点
// 都执行 heapify 操作，所以就满足了结点 i 以下的子堆已经是一大顶堆
const heapify = (array, i, length) => {
    let temp = array[i]; // 当前父节点
    // j < length 的目的是对结点 i 以下的结点全部做顺序调整
    for (let j = 2 * i + 1; j < length; j = 2 * j + 1) {
        temp = array[i]; // 将 array[i] 取出，整个过程相当于找到 array[i] 应处于的位置
        if (j + 1 < length && array[j] < array[j + 1]) {
            j++; // 找到两个孩子中较大的一个，再与父节点比较
        }
        if (temp < array[j]) {
            swap(array, i, j); // 如果父节点小于子节点:交换；否则跳出
            i = j; // 交换后，temp 的下标变为 j
        } else {
            break;
        }
    }
};

const array = [4, 6, 8, 5, 9, 1, 2, 5, 3, 2];
console.log('原始array:', array);
const newArr = heapSort(array);
console.log('newArr:', newArr);
// 原始 array:  [4, 6, 8, 5, 9, 1, 2, 5, 3, 2]
// 堆排序耗时: 0.15087890625ms
// newArr:     [1, 2, 2, 3, 4, 5, 5, 6, 8, 9]