Laravel学习笔记之冒泡、快速、选择和插入排序(持续更新)

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说明：本文是对个人学习冒泡、快速、选择和插入排序的小总结。面试经常问这些东西，虽然不知道为啥老爱问这些，该问的又不问。不管咋样，个人学习MySQL时有关索引就用到快速排序，索引也是以B+Tree数据结构保存的(Innodb存储引擎)，所以基本功还是很重要的嘛。

快速排序

个人实验发现，快速排序在这四个排序当中似乎是最快的，看下图比较直观：

看下代码吧：

<?php
/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: liuxiang
 * Date: 16/6/15
 * Time: 21:33
 */

class QuickSort{
    
    /**
     * 递归
     *
     * 快速排序过程:
     * 1.给初始值,$mid=$data[0]
     * 2.第二个值开始,与$mid比较,小的放在左边,大的放在右边
     * 3.递归,直到数组就剩一个值
     *
     * 效率低,还使用了array_merge()方法
     *
     * @param array $data
     * @return array
     */
    public function arrayQuickSort(array $data)
    {
        $count = count($data);
        if($count <= 1){
            return $data;
        }
        $mid   = $data[0];
        $left  = $right = [];
        for($i=1; $i<$count; $i++){
            ($data[$i] < $mid) ? $left[] = $data[$i] :$right[]=$data[$i];
        }
        $left  = $this->arrayQuickSort($left);
        $right = $this->arrayQuickSort($right);

        return array_merge($left, [$mid], $right);
    }

}

$arr       = [5, 4, 5, 3, 8, 10, 3, 2, 4, 7];
$arr2      = array_rand(range(1, 1000), 500);
shuffle($arr2);

$quickSort = new QuickSort();

$time1     = microtime(true);
//$quickArr  = $quickSort->arrayQuickSort($arr);
$quickArr  = $quickSort->arrayQuickSort($arr2);//11.8780136108ms
$time2     = microtime(true);

//var_dump($quickArr);
echo (($time2 - $time1)*1000).'ms'.PHP_EOL;

实验快速排序，排序随机的500个数只要11ms左右，还挺快。

冒泡排序

冒泡排序效率就比较差了，看图比较直观它的原理：

看代码吧：

<?php
/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: liuxiang
 * Date: 16/6/15
 * Time: 21:26
 */
class BubbleSort{
    /**
     * 非递归
     *
     * 冒泡排序算法过程:
     * 1.比较相连两个元素,如果第一个比第二个大,交换位置
     * 2.n个数,需要观察n-1次
     * 3.每一个数number,需要与其余n-1个数比较,但实际只需要排序n-1-$i,如5,4,3,2,1就5经过4=5-1-0次排序4,3,2,1,5,而4只经过3=5-1-1次排序3,2,1,4,5
     * 4.直到排序次数走完,一个乱序就可排为升序或降序了
     * 平均时间复杂度最优n,最差n^2
     */
    /**
     * @param array $data
     * @return array
     */
    public function arrayBubbleSort(array $data){
        $count = count($data);
        for($i=0; $i<$count; $i++){
            for($j=0; $j<$count-1-$i; $j++){
//        for($j=0; $j<$count-1; $j++){//这样也可以,不过多了$i次比较
                if($data[$j] > $data[$j+1]){
                    $this->swap($data[$j], $data[$j+1]);
                }
            }
        }

        return $data;
    }

    /**
     * 字符串排序也和数组一样,字符串数组形式访问字符
     * @param string|string $str
     * @return string
     */
    public function stringBubbleSort(string $str)
    {
        $count = strlen($str);
        for($i=0; $i<$count; $i++){
            for($j=0; $j<$count-1-$i; $j++){
                if($str[$j] > $str[$j+1]){
                    $this->swap($str[$j], $str[$j+1]);
                }
            }
        }

        return $str;
    }

    /**
     * 交换变量值
     * @param $var1
     * @param $var2
     */
    public function swap(&$var1, &$var2)
    {
        $tmp  = $var1;
        $var1 = $var2;
        $var2 = $tmp;
    }
}

$arr   = [5, 4, 5, 3, 8, 10, 3, 2, 4, 7];
$str   = 'SegmentFault';
$arr2  = array_rand(range(1, 1000), 500);
shuffle($arr2);

$sort  = new BubbleSort();

$time1 = microtime(true);
//$bubbleArr = $sort->arrayBubbleSort($arr);
$bubbleArr = $sort->arrayBubbleSort($arr2);//316.018104553ms
$time2 = microtime(true);

//var_dump($bubbleArr);
echo (($time2 - $time1)*1000).'ms'.PHP_EOL;

实验冒泡排序，排序随机的500个数需要316ms左右，慢的不行。

插入排序

插入排序个人觉得就像是玩扑克，牌桌上n张牌，一张张抓过来，然后新牌根据手上的m张牌依次比较，找到对应位置。看图比较直观：

看代码吧：

<?php

/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: liuxiang
 * Date: 16/6/23
 * Time: 18:14
 */
class InsertSort
{
    /**
     * 插入排序具体算法描述
     * 1.从第一个元素开始，该元素可以认为已经被排序
     * 2.取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描
     * 3.如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置
     * 4.重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置
     * 5.将新元素插入到该位置后
     * 6.重复步骤2~5
     *
     * @param array $data
     * @return array
     */
    public function arrayInsertSort(array $data)
    {
        $count = count($data);
        for($i=0; $i<$count-1; $i++){
            for($j=$i+1; $j>0; $j--){
                if($data[$j] > $data[$j-1]){
                    break;
                }
                $this->swap($data[$j-1], $data[$j]);
            }
        }

        return $data;
    }

    /**
     * 交换变量值
     * @param $var1
     * @param $var2
     */
    public function swap(&$var1, &$var2)
    {
        $tmp  = $var1;
        $var1 = $var2;
        $var2 = $tmp;
    }

}

$arr       = [5, 4, 5, 3, 8, 10, 3, 2, 4, 7];
$arr2      = array_rand(range(1, 1000), 500);
shuffle($arr2);
$insert    = new InsertSort();

$time1     = microtime(true);
//$insertArr = $insert->arrayInsertSort($arr);
$insertArr = $insert->arrayInsertSort($arr2);//315.321922302ms
$time2     = microtime(true);

//var_dump($insertArr);
echo (($time2 - $time1)*1000).'ms'.PHP_EOL;

实验插入排序，排序随机的500个数需要315ms左右，和冒泡排序差不多速度。

选择排序

选择排序速度还行，看图：

看代码吧：

<?php

/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: liuxiang
 * Date: 16/6/23
 * Time: 17:50
 */
class SelectSort
{
    /**
     * 1.首先在未排序序列中找到最小（大）元素,存放到排序序列的起始位置
     * 2.再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素,放到已排序序列的末尾
     * 3.以此类推,直到所有元素均排序完毕
     *
     * @param array $data
     * @return array
     */
    public function arraySelectSort(array $data)
    {
        $count = count($data);
        for($i=0; $i<$count - 1; $i++){
            $min = $i;
            for($j=$i+1; $j<$count; $j++){
                if($data[$min] > $data[$j]){
                    $min = $j;
                }
            }
            
            if($min != $i){
                $this->swap($data[$min], $data[$i]);
            }
        }

        return $data;
    }

    /**
     * 交换变量值
     * @param $var1
     * @param $var2
     */
    public function swap(&$var1, &$var2)
    {
        $tmp  = $var1;
        $var1 = $var2;
        $var2 = $tmp;
    }

}

$arr2      = array_rand(range(1, 1000), 500);
shuffle($arr2);
$arr       = [5, 4, 5, 3, 8, 10, 3, 2, 4, 7];

$select    = new SelectSort();

$time1     = microtime(true);
//$selectArr = $select->arraySelectSort($arr);
$selectArr = $select->arraySelectSort($arr2);//44.0230369568ms
$time2 = microtime(true);

//var_dump($selectArr);
echo (($time2 - $time1)*1000).'ms'.PHP_EOL;

实验选择排序，排序随机的500个数需要44ms左右，速度还行。

总结：排序和查找是永恒主题。扎实下基本功，会继续学习相关排序和查找算法，到时见。

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