一.希爾排序

shell sort也稱縮小增量排序，是對插入排序演算法的改進，其工作原理是定義一個間隔序列來表示排序過程中進行比較的元素之間有多遠的間隔，每次將具有相同間隔的數分為一組，進行插入排序，大部分場景中，間隔是可以提前定義好的，也可以動態生成。在較大的資料集上，希爾排序對於插排的優化效果是非常明顯的。

./**
 * 希爾排序示例程式碼
 */
function shellSort(gaps, arr) {
    for(let g = 0; g < gaps.length; g++){
        let h = gaps[g];
        for(let i = gaps[h]; i < arr.length ; i++){
            for(let j = i; j >= h; j = j - h){
                if (arr[j] < arr[j-h]) {
                    swap(arr, j, j-h);
                }
            }
        }
    }
}

function swap(arr, a, b) {
    let temp;
    temp = arr[a];
    arr[a] = arr[b];
    arr[b] = temp;
}
 

如果覺得演算法理解起來比較抽象，可以參考下面的動圖感受一下希爾排序的過程:

二.歸併排序

merge sort的基本思想是分治法，假設我們擁有兩個已經排好序的集合，規模為T(n/2)，現在要將這兩個集合合併為一個有序集合，合併的方法如下:

function merge(set1, set2) {
    let result = [];
    let p1 = 0;
    let p2 = 0;
    let index = p1;
    while (p1 < set1.length && p2 < set2.length){
        if (set1[p1] < set2[p2]) {
            result.push(set1[p1++]);
        } else {
            result.push(set2[p2++]);
        }
    }

    if(p1 === set1.length){
        result = result.concat(set2.slice(p2,set2.length))
    } else {
        result = result.concat(set1.slice(p1, set1.length));
    }

    return result;
}
 

也就是每次比較兩個已排序序列的第一個元素，把較小的拿出來放進結果數組裡，當一個序列中的元素全部被取出後，把另一個序列剩下的元素一次性取出加入結果陣列，也就是說通過一個線性階的演算法(也就是時間複雜度為O(n))將兩個排好序的集合合併了。

分治思想是指將一個問題分解為若干規模更小但本質解法相同的問題，例如上面的例子中，對一個擁有n個元素的集合排序，可以拆分為對兩個n/2規模的集合排序，然後在使用上面的演算法將其合併，而每個規模為n/2的問題又可以被拆分為兩個規模為n/4的問題來求解，當拆分至集合中只有一個元素時，將不需要進行集合內排序，僅進行自底向上的合併即可。

歸併排序的主邏輯程式碼如下：

function mergeSort(Arr) {
    let left;
    let right;
    let pos;
    let result;
    if (Arr.length === 1) {
        return Arr;
    } else {
        pos = Math.floor(Arr.length / 2);
        left = Arr.slice(0, pos);
        right = Arr.slice(pos, Arr.length);
        result = merge(mergeSort(left), mergeSort(right));
        console.log('merge step:',result);
        return result;
    }
}
//使用陣列進行測試
unSortArr = [5,2,4,16,7,23,28,56,12,19];
console.log(mergeSort(unSortArr));
 

結果如下：

三.快速排序

quick sort是處理大資料集最快的排序演算法之一（需要注意的是在處理小資料集時排序效能反而可能下降），它也採用了分治法的思想。merge sort是先按照物理規模減半，在合併時進行排序，quick sort的基本過程是選擇一個元素作為基準值pivot，然後將比它大的和比它小的分別拆分為兩組，也就是說快排演算法拆分得到的子序列並不一定是等規模的。快排的過程可以直觀地想象為復現一棵二叉搜尋樹。

./**
 * 快速排序示例程式碼
 */
function quickSort(arr) {
    if (arr.length <= 1) {
        return arr;
    }
    let pivot = arr[0];
    let left = [];
    let right = [];
    for(let i = 1; i < arr.length; i++){
        if (arr[i] >= pivot) {
            right.push(arr[i]);
        } else {
            left.push(arr[i]);
        }
    }
    return quickSort(left).concat(pivot).concat(quickSort(right));
}

let arr = [72,54,58,30,31,78,2,77,82,72];
console.log(quickSort(arr));