PHP学习之排序

排序分为内部排序外部排序

内部排序:所有数据都加载到内存当中。主要方法有冒泡法选择排序法插入式排序法快速排序法

外部排序:数据量过大,无法全部加载到内存中,需要借助外部存储进行排序,将数据量分成多个文件,每个文件分别用内部排序法进行排序,排序后将文件合并。主要方法有合并排序法直接合并排序法

  1. 冒泡排序(升序排列)

    思想:从第一个元素开始,对数组中两两相邻的元素比较,将值较小的元素放在前面,值较大的元素放在后面,一轮比较完毕,一个最大的数将成为数组中的最后一个元素。

    冒泡排序示意图

    $arr = array(1, 3, 6, 2, 4);
    $temp = 0;
    for ($i = 0; $i < count($arr)-1; $i++) { // 趟数
        for ($j = 0; $j < count($arr)-1-$i; $j++) {  // 比较次数
            if ($arr[$j] > $arr[$j+1]) {
                $temp = $arr[$j];
                $arr[$j] = $arr[$j+1];
                $arr[$j+1] = $temp;
            }
        }
    }
    print_r($arr);
    // Array ( [0] => 1 [1] => 2 [2] => 3 [3] => 4 [4] => 6 )
    

    Q1:趟数为什么是小于 $count($arr)-1 ,而不是小于 count($arr) ?
    A1:因为 $i 表示趟数,同时又表示排序好的个数, $i 每加1,都表示已经排好了未排列里面的最大数。当 $i < count($arr) 时,最后一趟,只剩最后一个数,这个数根本不用比较。只剩一个坑,跳进里面就行了,用不着再一次比较。

    Q2:比较次数为什么是 count($arr)-1-$i ?
    A2:为什么是 count($arr)-1 ,因为 $j 表示的是比较次数,自己和自己不需要比较,只需要和自己后面的数比较就行了,所以是 count($arr)-1 ;那为什么还要减去 $i 呢?同样的道理, $i 同样表示已经排好了的个数,而且这些排好的都在最后面放着,也没有必要和排序好的再次比较。所以,最终结果就是 count($arr)-1-$i

  2. 选择排序法(升序排列)

    思想:每一次从待排序的数据元素中选出最小的一个元素,存放在需要排列序列的起始位置,直到全部待排序的数据元素排完。

    选择排序法示意图

    $arr = array(1, 3, 6, 2, 4);
    $temp = 0;
    for ($i = 0; $i < count($arr)-1; $i++) {
        $minVal = $arr[$i];
        $minIndex = $i;
        for ($j = $i+1; $j < count($arr); $j++) {    // 找出最小数
            if ($minVal > $arr[$j]) {
                $minVal = $arr[$j];
                $minIndex = $j;
            }
        }
        // 交换
        $temp = $arr[$i];
        $arr[$i] = $arr[$minIndex];
        $arr[$minIndex] = $temp;
    }
    print_r($arr);
    // Array ( [0] => 1 [1] => 2 [2] => 3 [3] => 4 [4] => 6 )
    

  3. 插入式排序法
    插入式排序法又分为插入排序法谢尔排序法二叉树排序法。这里我们只举例基本的插入排序法

    思想:分一个有序表(可以理解为数组)和一个无序表,开始时有序表中只包含一个元素,无序表中包含n-1个元素,排序过程每次从无序表中取出第一个元素,和有序表中的元素进行比较,插入到适当位置。

    因为有序表和无序表刚好划分了一整个数组,所以在一个数组中就可以完成我们的排序。

    $arr = array(1, 3, 6, 2, 4);
    for ($i = 0; $i < count($arr); $i++) {
        $insertVal = $arr[$i+1];
      
        $sortIndex = $i-1;   // 从后往前比较
        while ($sortIndex >= 0 && $insertVal < $arr[$sortIndex]) {   // 判断位置是否合适;只要进入while循环,表示位置还不合适
            $arr[$sortIndex+1] = $arr[$sortIndex];   // 给要插入的数向后挪位置
            $sortIndex--;
        }
        
        // 插入数据(在比较的数的后面插入)
        $arr[$sortIndex+1] = $insertVal; 
    }
    print_r($arr);
    // Array ( [0] => 1 [1] => 2 [2] => 3 [3] => 4 [4] => 6 )
    

  4. 快速排序法

    思想:通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据比另外一部分的数据都小,然后再按照此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列。

    快速排序的速度非常快,不过在排序的瞬间,内存会暴涨。快速排序是用空间来换取时间的一种思想

    快速排序法示意图

    $arr = array(1, 3, 6, 2, 4);
    function quickSort ($left, $right, &$array) {
        $l = $left;
        $r = $right;
        $pivot = $array[($left+$right)/2];   // 基准(这里取数组中间数,可以取数组中随便一个数)
        $temp = 0;
        while ($l < $r) {
            while ($array[$l] < $pivot) $l++;
            while ($array[$r] > $pivot) $r--;
          
            if ($l >= $r) break;
          
            $temp = $array[$l];
            $array[$l] = $array[$r];
            $array[$r] = $temp;
          
            if ($array[$l] == $pivot) --$r;
            if ($array[$r] == $pivot) ++$l;
        }
        
        if ($l == $r) {
            $l++;
            $r--;
        }
      
        if ($left < $r) quickSort($left, $r, $array);
        if ($right > $l) quickSort($l, $right, $array);
    }
    quickSort(0, count($arr)-1, $arr);
    print_r($arr);
    // Array ( [0] => 1 [1] => 2 [2] => 3 [3] => 4 [4] => 6 )
    
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