排序算法是计算机科学中的一种基本算法,它的主要目的是将一组数据按照一定的顺序进行排列,在PHP中,我们可以使用多种排序算法来实现数据的排序,如冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序等,下面我们将详细介绍这些排序算法的原理及实现方法。
1、冒泡排序(Bubble Sort)
冒泡排序是一种简单的排序算法,它重复地遍历要排序的数列,一次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来,遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。
冒泡排序的时间复杂度为O(n^2),空间复杂度为O(1)。
function bubbleSort($arr) { $len = count($arr); for ($i = 0; $i < $len - 1; $i++) { for ($j = 0; $j < $len - $i - 1; $j++) { if ($arr[$j] > $arr[$j + 1]) { $temp = $arr[$j]; $arr[$j] = $arr[$j + 1]; $arr[$j + 1] = $temp; } } } return $arr; }
2、选择排序(Selection Sort)
选择排序是一种简单直观的排序算法,它的工作原理是每一次从待排序的数据元素中选出最小(或最大)的一个元素,存放在序列的起始位置,直到全部待排序的数据元素排完。
选择排序的时间复杂度为O(n^2),空间复杂度为O(1)。
function selectionSort($arr) { $len = count($arr); for ($i = 0; $i < $len - 1; $i++) { $minIndex = $i; for ($j = $i + 1; $j < $len; $j++) { if ($arr[$j] < $arr[$minIndex]) { $minIndex = $j; } } if ($minIndex != $i) { $temp = $arr[$i]; $arr[$i] = $arr[$minIndex]; $arr[$minIndex] = $temp; } } return $arr; }
3、插入排序(Insertion Sort)
插入排序是一种简单直观的排序算法,它的工作原理是通过构建有序序列,对于未排序数据,在已排序序列中从后向前扫描,找到相应位置并插入,插入排序在实现上,通常采用in-place排序(即只需用到O(1)的额外空间的排序),因而在从后向前扫描过程中,需要反复把已排序元素逐步向后挪位,为最新元素提供插入空间。
插入排序的时间复杂度为O(n^2),空间复杂度为O(1)。
function insertionSort($arr) { $len = count($arr); for ($i = 1; $i < $len; $i++) { $key = $arr[$i]; $j = $i - 1; while ($j >= 0 && $arr[$j] > $key) { $arr[$j + 1] = $arr[$j]; $j--; } $arr[$j + 1] = $key; } return $arr; }
4、快速排序(Quick Sort)
快速排序是一种高效、常用的排序算法,它的工作原理是通过一趟排序将待排记录分隔成独立的两部分,其中一部分记录的关键字均比另一部分的关键字小,然后分别对这两部分记录继续进行排序,以达到整个序列有序的目的,快速排序的最坏情况时间复杂度为O(n^2),但平均时间复杂度为O(nlogn),空间复杂度为O(logn)。
function quickSort($arr, $left, $right) { if ($left < $right) { $pivotIndex = partition($arr, $left, $right); quickSort($arr, $left, $pivotIndex - 1); quickSort($arr, $pivotIndex + 1, $right); } return $arr; } function partition(&$arr, $left, $right) { $pivotKey = $arr[$right]; // 选取最右边的元素作为基准值(pivot) $pivotIndex = $left; // 初始化基准值的位置索引为左侧元素的索引(初始时左侧所有元素都比基准值小) for ($i = $left; $i < $right; $i++) { // 从左侧开始遍历数组元素,与基准值进行比较和交换位置的操作(小于基准值则交换位置) if ($arr[$i] <= $pivotKey) { // 如果当前元素小于等于基准值,则将其与左侧元素交换位置(左侧元素都小于等于基准值) swap($arr, $i, $pivotIndex); // 交换位置操作的辅助函数(用于交换数组中的两个元素) $pivotIndex++; // 更新基准值的位置索引(右侧所有元素都比基准值大) } elseif ($arr[$i] > $pivotKey) { // 如果当前元素大于基准值,则跳出循环(右侧所有元素都比基准值大) break; // 跳出循环(结束分区操作) } else { // 如果当前元素等于基准值,则不进行任何操作(左侧所有元素都等于基准值) continue; // 继续遍历下一个元素(不进行交换操作) } } // end for loop (partition process)