JavaScript排序算法动画演示效果的实现方法

2019-11-20 08:43:42

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来源：转载

供稿：网友

之前在知乎看到有人在问自己写了一个冒泡排序算法如何用HTML，CSS,JavaScript展现出来排序过程。感觉这个问题还挺有意思。前些时间就来写了一个。这里记录一下实现过程。

基本的思想是把排序每一步的时候每个数据的值用DOM结构表达出来。

问题一：如何将JavaScript排序的一步步进程展现出来?

我试过的几种思路：

1.让JavaScript暂停下来，慢下来。

JavaScript排序是很快的，要我们肉眼能看到它的实现过程，我首先想到的是让排序慢下来。排序的每一个循环都让它停300ms然后再继续进行。怎么样才能停下来呢。查了一下JavaScript貌似没有sleep()这样的函数。暂停做不到，但是可以想办法让实现跟暂停差不多的效果。比如在循环里做一些无关的事情。

首先尝试了让while(true)来一直执行一个空操作。执行一段时间再回到排序逻辑。代码大致是这样：

for (var i = 0; i < 3; i++) {	document.writeln(i); //DOM操作 	var now = new Date().getTime(); 	while(new Date().getTime() - now < 3000){} }

慢是慢下来了。不过太耗资源，排序进行过程中dom并不会有任何改变，直到排序结束， DOM会变成排序好之后的样子。但是如果设置断点一步步执行的时候又可以看到一步步的排序变化。估计是因为这个操作太耗资源导致浏览器下达了一个DOM操作的命令但是一直腾不出资源来进行DOM操作。所以真正DOM操作的时候在js代码执行结束之后。
所以让JavaScript排序慢来来还是没有实现。

另一种让JavaScript暂停下来的思路：

写这个文章的时候又想到一种方法来让JavaScript停下来。那就是AJAX的同步请求，以及超时操作。也就是在要停下来的地方放一个AJAX请求，同步请求，然后设置超时。超时的时间就是我们要暂停的时间。为了避免在到达超时请求之前服务器就返回了我们的AJAX请求。可以在服务端运行类似 sleep()的程序。从而保证AJAX不会返回。直接超时然后返回到我们的循环。不过这只是个设想。有兴趣的可以去尝试一下。

2.闭包和定时器。 这种思路不需要让排序过程慢下来。而是使用闭包缓存排序过程中数组的变化。然后使用setTimeout来确定展示每一个数组状态的顺序。在排序循环中放入类似下面的代码。

(function(){  var theArr = arr.slice();//当前数组状态的备份  setTimeout(function(){    bubbleSortDom(theArr);//排序的DOM操作。  },500*timeCount);  timeCount++;//定时器的顺序。})();

不过后来发现这样子写的话代码量会比较大，逻辑有修改的话要修改的地方会有点多。局限性很多，比如要实现排序动画加快或减慢操作几乎是很困难的。所以还要另想办法。

3.缓存排序中的数组状态。

也就是在排序过程中。将数组的每一轮循环的状态保存到一个数组。然后再用这个数组依次将排序状态保存下来。只需要在排序中加入一句就行。

this.pushHis(arr.slice(),i-1,j,k,temp);

这样就只需要一个setInterval()就可以了。并且可以很方便的实现动画的加快与减慢。逻辑也比较好理解。

问题二：如何实现JavaScript排序动画的加快与减慢。

我们问题一使用的第三种方法。得到一个保存了每一步排序状态的数组arr。然后我们可以使用一个setInterval()定时器一步步展现排序状态。如果要加快速度或减慢速度。就clearInterval()，修改定时器的执行间隔，重新setInterval()，从前一个定时器执行到数组中的位置开始执行。

问题三：对于使用递归实现的数组怎么办？不是在原数组上进行操作的怎么办？

使用递归实现的排序。可能并没有在一个数组上进行操作，只是最后返回一个排序好的数组出来。那么我们要如何获得排序中的数组的完整状态呢。

比如快速排序。

最开始不考虑动画，我的实现是这样的：

function quickSort(arr){var len = arr.length,leftArr=[],rightArr=[],tag;if(len<2){return arr;}tag = arr[0];for(i=1;i<len;i++){if(arr[i]<=tag){leftArr.push(arr[i])}else{rightArr.push(arr[i]);}}return quickSort(leftArr).concat(tag,quickSort(rightArr));}

然后为了考虑动画，我改写了它的逻辑，让它在同一个数组上进行了实现。其实是在递归的时候传入了当前的的子数组在原数组中的起始位置。从而在原数组上进行了操作。

用了两种方法来实现方式。在排序逻辑上略有不同。

第一种是先跟远处的对比。遇到比自己小的放到自己前面去。循环序号+1。比自己大的放到当前排序子数组的最后面去，循环序号不变。直到排列完成。
这种方法的缺点是即使是一个有序数组。它也会重新排。

第二种方法是除了标记位，再设置一个对比位。遇到比自己小的，放到前面去，标记位的位置+1，标记位与对比位之间所有的往后面移动一个位置。
遇到比自己大的。标记位不变，对比位+1。
这种方法的缺点是对数组进行的操作太多。优点是对有序数组不会再排。

方式一：

function quickSort(arr,a,b,qArr){var len = arr.length,leftArr=[],rightArr=[],tag,i,k,len_l,len_r,lb,ra,temp;if(a == undefined && b == undefined){a = 0; b= arr.length-1;//初始化起始位置。}if(qArr == undefined){qArr = arr.slice();}if((len == 2 && arr[0] == arr[1])||len<2){return arr;}tag = qArr[a];for (i = 1; i < len;) {if(qArr[a+i]<=tag){leftArr.push(qArr[a+i]);qArr[a+i-1] = qArr[a+i];qArr[a+i] = tag;k = a+i;i++;}else{if(leftArr.length+rightArr.length == len-1){break;}temp = qArr[a+i];qArr[a+i] = qArr[b-rightArr.length];qArr[b-rightArr.length] = temp;rightArr.push(temp);k = a+i-1;}this.pushHis(qArr.slice(),a,b,k);}len_l = leftArr.length;len_r = rightArr.length;if(len_l== 0){lb = a;}else{lb = a+len_l -1;this.sort(leftArr,a,lb,qArr);}if(len_r == 0){ra = b;}else{ra = b + 1 - len_r;this.sort(rightArr,ra,b,qArr)}return qArr}

方式二：

function quickSort2(arr,a,b,qArr){   var len = arr.length,leftArr=[],rightArr=[],tag,i,j,k,temp,len_l,len_r,lb,ra;   if(a == undefined && b == undefined){     a = 0; b= arr.length-1;//初始化起始位置。   }   if(qArr == undefined){     qArr = arr.slice();   }   if(len<2){     return arr;   }   if(len == 2 && arr[0] == arr[1]){     return arr;   }   tag = qArr[a];   for (i = 1,k = 0; i < len;) {     if(qArr[a+i]>=tag){       rightArr.push(qArr[a+i]);       i++;     }else{       temp = qArr[a+i];       for(j = a+i;j>a+k;j--){         qArr[j] = qArr[j-1];         // this.pushHis(qArr.slice(),a,b,a+k);       }       qArr[a+k] = temp;       leftArr.push(temp);       k++;       i++;     }     this.pushHis(qArr.slice(),a,b,a+k,i-1);   }   len_l = leftArr.length;   len_r = rightArr.length;   if(len_l== 0){     lb = a;   }else{     lb = a+len_l -1;     this.sort(leftArr,a,lb,qArr);   }   if(len_r == 0){     ra = b;   }else{     ra = b + 1 - len_r;     this.sort(rightArr,ra,b,qArr)   }   return qArr; }

具体的不同下面会有动画演示。

问题四：动画的流畅。

排序动画的DOM操作是很多的很快的。这里我做的优化只是让每一个排序步骤只涉及一个DOM操作。全部由JavaScript拼接好，一次替换。类似下面的代码。

效果图：