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  • PHP四种基础算法详解

    许多人都说 算法是程序的核心,一个程序的好于差,关键是这个程序算法的优劣。作为一个初级phper,虽然很少接触到算法方面的东西 。但是对于冒泡排序,插入排序,选择排序,快速排序四种基本算法,我想还是要掌握的。

    需求:分别用 冒泡排序法,快速排序法,选择排序法,插入排序法,归并排序将下面数组中 的值按照从小到大的顺序进行排序。

    $arr=array(11,3,56,62,21,66,32,78,36,76,39,88,34);

    1.冒泡排序

    介绍:

    冒泡排序(Bubble Sort)是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列,依次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访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。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。

    步骤:

    1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。
    2. 对每一对相邻元素作同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点,最后的元素应该会是最大的数。
    3. 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。
    4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。

    代码:

    <?php
    $arr = [1, 43, 54, 62, 21, 66, 32, 78, 36, 76, 39, 2];
    //冒泡排序
    function bubbleSort($arr) {
        $len = count($arr);
        //该层循环控制 需要冒泡的轮数
        for ($i = 1; $i < $len; $i++) {
            //该层循环用来控制每轮 冒出一个数 需要比较的次数
            for ($k = 0; $k < $len - $i; $k++) {
                if ($arr[$k] > $arr[$k + 1]) {    //从小到大 < || 从大到小 >
                    $tmp         = $arr[$k + 1]; // 声明一个临时变量
                    $arr[$k + 1] = $arr[$k];
                    $arr[$k]     = $tmp;
                }
            }
        }
        return $arr;
    }
    
    $arr = bubbleSort($arr);
    print_r($arr);

    2.选择排序

    介绍:

    选择排序(Selection sort)是一种简单直观的排序算法。它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小元素,存放到排序序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小元素,然后放到排序序列末尾。以此类推,直到所有元素均排序完毕。

    代码:

    <?php
    $arr = [1, 43, 54, 62, 21, 66, 32, 78, 36, 76, 39, 2];
    //选择排序
    //实现思路 双重循环完成,外层控制轮数,当前的最小值。内层控制比较次数
    function selectSort($arr) {
    
        $len = count($arr);
    
        //$i 当前最小值的位置, 需要参与比较的元素
        for ($i = 0; $i < $len - 1; $i++) {
            //先假设最小的值的位置
            $p = $i;
    
            //$j 当前都需要和哪些元素比较,$i 后边的。
            for ($j = $i + 1; $j < $len; $j++) {
                //$arr[$p] 是 当前已知的最小值
                //比较,发现更小的,记录下最小值的位置;并且在下次比较时,应该采用已知的最小值进行比较。
                $p = ($arr[$p] <= $arr[$j]) ? $p : $j;
            }
    
            //已经确定了当前的最小值的位置,保存到$p中。
            //如果发现 最小值的位置与当前假设的位置$i不同,则位置互换即可
            if ($p != $i) {
                $tmp     = $arr[$p];
                $arr[$p] = $arr[$i];
                $arr[$i] = $tmp;
            }
        }
        //返回最终结果
        return $arr;
    }
    
    $arr = selectSort($arr);
    print_r($arr);

    3.插入排序

    介绍:

    插入排序(Insertion Sort)的算法描述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。

    步骤:

    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中
    6. 重复步骤2

    代码:

    <?php
    $arr = [1, 43, 54, 62, 21, 66, 32, 78, 36, 76, 39,2];
    //插入排序
    function insert_sort($arr)
    {
        $len=count($arr);
        for($i=1; $i<$len; $i++) {
            //获得当前需要比较的元素值
            $tmp = $arr[$i];
            //内层循环控制 比较 并 插入
            for($j=$i-1; $j>=0; $j--) {
                //$arr[$i];需要插入的元素
                //$arr[$j];需要比较的元素
                if($tmp < $arr[$j])   //从小到大 < || 从大到小 >
                {
                    //发现插入的元素要小,交换位置
                    //将后边的元素与前面的元素互换
                    $arr[$j+1] = $arr[$j];
    
                    //将前面的数设置为 当前需要交换的数
                    $arr[$j] = $tmp;
                } else {
                    //如果碰到不需要移动的元素
                    //由于是已经排序好是数组,则前面的就不需要再次比较了。
                    break;
                }
            }
        }
        //将这个元素 插入到已经排序好的序列内。
        //返回
        return $arr;
    }
    
    $arr = insert_sort($arr);
    print_r($arr);

    4.快速排序

    介绍:

    快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。在平均状况下,排序 n 个项目要Ο(n log n)次比较。在最坏状况下则需要Ο(n2)次比较,但这种状况并不常见。事实上,快速排序通常明显比其他Ο(n log n) 算法更快,因为它的内部循环(inner loop)可以在大部分的架构上很有效率地被实现出来,且在大部分真实世界的数据,可以决定设计的选择,减少所需时间的二次方项之可能性。

    步骤:

    1. 从数列中挑出一个元素,称为 “基准”(pivot),
    2. 重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分区退出之后,该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区(partition)操作。
    3. 递归地(recursive)把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。

    代码:

    <?php
    $arr = [1, 43, 54, 62, 21, 66, 32, 78, 36, 76, 39,2];
    //快速排序
    function quick_sort($arr)
    {
        //判断参数是否是一个数组
        if(!is_array($arr)) return false;
    
        //递归出口:数组长度为1,直接返回数组
        $length = count($arr);
    
        if($length<=1) return $arr;
    
        //数组元素有多个,则定义两个空数组
        $left = $right = array();
    
        //使用for循环进行遍历,把第一个元素当做比较的对象
        for($i=1; $i<$length; $i++)
        {
            //判断当前元素的大小
            if($arr[$i] < $arr[0]){  //从小到大 < || 从大到小 >
                $left[]=$arr[$i];
            }else{
                $right[]=$arr[$i];
            }
        }
    
        //递归调用
        $left=quick_sort($left);
        $right=quick_sort($right);
    
        //将所有的结果合并
        return array_merge($left,array($arr[0]),$right);
    }
    
    $arr = quick_sort($arr);
    print_r($arr);

    排序效果:

    4.归并排序

    利用递归,先拆分、后合并、再排序。

    步骤:

    • 均分数列为两个子数列
    • 递归重复上一步骤,直到子数列只有一个元素
    • 父数列合并两个子数列并排序,递归返回数列

    代码:

    <?php
    $arr = [1, 43, 54, 62, 21, 66, 32, 78, 36, 76, 39,2];
    
    // 归并排序主程序
    function mergeSort($arr) {
        $len = count($arr);
    
        // 递归结束条件, 到达这步的时候, 数组就只剩下一个元素了, 也就是分离了数组
        if ($len <= 1) {
            return $arr;
        }
    
        $mid  = intval($len / 2);             // 取数组中间
        $left = array_slice($arr, 0, $mid); // 拆分数组0-mid这部分给左边left
        $right= array_slice($arr, $mid);          // 拆分数组mid-末尾这部分给右边right
        $left = mergeSort($left);                 // 左边拆分完后开始递归合并往上走
        $right= mergeSort($right);                // 右边拆分完毕开始递归往上走
        $arr  = merge($left, $right);             // 合并两个数组,继续递归
    
        return $arr;
    }
    
    // merge函数将指定的两个有序数组(arrA, arr)合并并且排序
    function merge($arrA, $arrB) {
        $arrC = array();
        while (count($arrA) && count($arrB)) {
            // 这里不断的判断哪个值小, 就将小的值给到arrC, 但是到最后肯定要剩下几个值,
            // 不是剩下arrA里面的就是剩下arrB里面的而且这几个有序的值, 肯定比arrC里面所有的值都大所以使用
            //从小到大 < || 从大到小 >
            $arrC[] = $arrA[0] < $arrB[0] ? array_shift($arrA) : array_shift($arrB);
        }
    
        return array_merge($arrC, $arrA, $arrB);
    }
    
    $arr = mergeSort($arr);
    print_r($arr);
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