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JavaScript 数组排序详解

提到 JavaScript 中对数组进行排序操作,可能首先想到的就是 Array.prototype.sort() 这个函数,比如以下场景就比较常见:

var arr = [3, 1, 2];

console.log(arr.sort());
// [1, 2, 3]
console.log(arr); // sort() 函数会修改原数组
// [1, 2, 3]

arr = ['c', 'b','B', 'a','A'];
arr.sort();
console.log(arr);
// ["A", "B", "a", "b", "c"]

和预想的一样,sort() 函数默认将数组元素升序排列,但是不要被上面的数字数组的排序结果迷惑,该函数并不是按照数字递增的方式排列的,而是按照元素的 ASCII 码或者 Unicode 码进行排序,比如字符 a 对应的 ASCII 码要比字符 b 的小,所以 a 排在 b 前面,同样字符 A 的比字符 a 的小,所以大写字母 A 会排在小写字母 a 前面;考虑以下情景:

var arr = [1, 2, 11, 12];
arr.sort();
console.log(arr);
// [1, 11, 12, 2]

是不是有些和预想的不一样,这也验证了之前所说,并不是按照数字递增在排序,而是把数组中的数字类型的元素转换成字符,在拆分字符比较单个字符对应的字符码的大小;

比较函数

那么问题就来了,要按照数字递增方式排序,该怎么操作呢?其实这种情况早就被 .sort() 函数考虑到了,只是可能被大家忽略了,就是 .sort() 函数还能接受一个参数,叫做 compareFunction,顾名思义,就是 比较函数,由于该参数是一个函数,所以该函数又能接受两个参数,即比较的值,所以最终就是 .sort(compareFunction(a, b))

关于这个 比较函数,存在如下规则:

  • 如果 compareFunction(a, b) 返回值小于 0 ,那么 a 会被排列到 b 之前;
  • 如果 compareFunction(a, b) 返回值等于 0 ,那么 ab 的相对位置不变;
    • 备注: ECMAScript 标准并不保证这一行为,而且也不是所有浏览器都会遵守(例如 Mozilla 在 2003 年之前的版本);
  • 如果 compareFunction(a, b) 返回值大于 0 ,那么 b 会被排列到 a 之前;

compareFunction(a, b) 必须总是对相同的输入返回相同的比较结果,否则排序的结果将是不确定的。

在使用它之前,先来看看函数里面的参数 a, b 是如何对应数组元素的:

var arr = [2, 1, 4, 3];
arr.sort(function(a, b) {
    console.log(a, b);
})

// 1 2
// 4 1
// 3 4

可以发现,由于这里的比较函数没有返回值,所以对数组就没有排序操作,而每一次遍历中,第二个参数 b 对应前一个元素,第一个参数 a 对应后一个元素;当然该函数的具体排序方法就不得而知并且因 JS 引擎而异了;

升序

对数组按照升序方式排序,即小的元素排在前面,大的元素排在后面,假设比较函数当前遍历的元素对为 (2, 1),则 a = 1, b = 2,要想升序就要 a 排到 b 的前面,对应上面的规则,就是需要比较函数的返回值小于 0,由于当前 a - b < 0;所以直接返回一个 a - b 就行了,代码如下:

var arr = [2, 1, 3, 11, 12, 11]
arr.sort(function(a, b) {
    return a - b;
})

console.log(arr);
// [1, 2, 3, 11, 11, 12]

针对上面的代码再来分析下,在每一次遍历比较的两个元素中:

  • 如果后一个元素比前一个元素小,即 a - b < 0,按照规则就是 a 要排到 b 的前面,也就是这两个元素会交换,小的在前,大的在后;
  • 如果后一个元素比前一个元素大,即 a - b > 0,按照规则就是 b 要排到 a 的前面,由于 b 本来就在 a 的前面,所以两元素位置不变;
  • 如果后一个元素与前一个元素相同,即 a - b = 0,按照规则就是 ab 的位置不变,两元素位置同样不变;

最后,数组就变成升序的了;

降序

原理和升序类似,只是思路反过来了,代码如下:

var arr = [2, 1, 3, 11, 12, 11]
arr.sort(function(a, b) {
    return b - a;
})

console.log(arr);
// [12, 11, 11, 3, 2, 1]

同样来分析一下,每一次遍历中:

  • 如果前一个元素比后一个元素小,即 b - a < 0,按照规则就是 a 要排到 b 的前面,也就是这两个元素会交换,大的在前,小的在后;
  • 如果前一个元素比后一个元素大,即 b - a > 0,按照规则就是 b 要排到 a 的前面,由于 b 本来就在 a 的前面,所以两元素位置不变;
  • 如果前一个元素与后一个元素相同,即 b - a = 0,按照规则就是 ab 的位置不变,两元素位置同样不变;

最后,数组也就变成降序了;

反序

这是排序函数一个另一个应用,作用相当于 .reverse() 函数,即让数组中的元素顺序颠倒,实现也很简单,就是利用规则,让每次比较函数的返回值小于 0 就行了,例如:

var arr = [2, 1, 4, 3];
arr.sort(function(a, b) {
    return -1
});

console.log(arr);
// [3, 4, 1, 2]

乱序

这也算是一个比较实用的用途了,即将数组中元素的位置和顺序打乱,增加随机性,实现也简单,即利用规则,让比较函数的返回值随机为 > 0, < 0, = 0 这三种情况之一,使得元素是否交换位置具有随机性,也就实现了顺序的打乱,实现代码如下:

var arr = [1, 2, 3, 4, 5];
arr.sort((a, b) => {
    return 0.5 - Math.random();
});

console.log(arr);
// [4, 3, 2, 1, 5]

arr.sort((a, b) => {
    return 0.5 - Math.random();
});

console.log(arr);
// [5, 3, 1, 2, 4]

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