圖說演算法使用JavaScript(十六)

7-4插入排序法

插入排序法insert sort則是將陣列中的元素,逐一與已排序好的資料作比較,如前兩個元素先排好,再將第三個元素插入適當的位置,所以這三個元素仍然是已排序好,接著再將第四個元素加入,重複此步驟,直到排序完成為止。各位可以看做是在一串有序的紀錄R1、R2..Ri,插入新的紀錄R,使得i+1個紀錄排序妥當。

以下利用55、23、87、62、16數列的由小到大排序過程,來說明插入排序法的演算流程。下圖中,在步驟二,以23為基準與其他元素比較後,放到適當位置(55的前面),步驟三則拿87與其他兩個元素比較後,接著62在比較完前三個數後插入87的前面…,將最後一個元素比較完後即完成排序:

JS          insert.js

let SIZE=8;
	//定義陣列大小
var showdata=(data)=> {
	for (k=0; k<8; k++) {
		process.stdout.write(data[k]+' ');
	}
}

var insert=(data)=> {
	for (i=0; i<SIZE; i++) {
		tmp=data[i];
		//tmp用來暫存資料
		no=i-1;
		while (no>=0 && tmp<data[no]) {
			data[no+1]=data[no];
			//就把所有元素往後推一個位置
			no-=1;
		}
		data[no+1]=tmp;
		//最小的元素放到第一個元素
	}
}
data=[16,25,39,27,12,8,45,63];
console.log('原始陣列是:');
showdata(data);
insert(data);
console.log();
console.log('排序後陣列是:');
showdata(data);

PHP          insert.php

$data=array(16,25,39,27,12,8,45,63);
$count=count($data);

echo "原始陣列:<br>";
showdata($data);

$new_data=insert($data);

echo "<br>排列後的陣列:<br>";
showdata($new_data);

function insert($arr) {
	$count=count($arr);
	//計算陣列大小
	for ($i=0; $i<$count; $i++) {
		$tmp=$arr[$i];
		//用tmp來暫存資料
		$no=$i-1;
		while ($no>=0 && $tmp<$data[$no]){
			$data[$no+1]=$data[$no];
			//就把所有元素往後推一個位置
			$no--;
		}
		$data[$no+1]=$tmp;
		//最小的元素放到第一個元素  
	}
	return $data;
}


function showdata($arr){
	foreach($arr as $key=>$value){
		echo $value."、";
	}
	echo "<br>";
}

7-5謝耳排序法

我們知道如果原始紀錄的鍵值大部分以排序好的情形下,插入排序法或非常有效率,因為它無須做太多的資料搬移動作。[謝耳排序法]是D.L.Shell在1959年7月所發明的一種排序法,可以減少插入排序法中資料搬移的次數,以加速排序進行。排序的原理是將資料分成特定間隔的幾個小區塊,以插入排序法排完區塊內的資料後再漸漸減少間隔的距離。

以下利用63、92、27、36、45、71、58、7數列的由小到大排序過程,來說明謝耳排序法的演算過程。

範例:shell.js>請設計一程式,並使用謝耳排序法來將以下的數列排序:
16,25,39,27,12,8,45,63

JS           shell.js

let SIZE=8;

var showdata=(data)=> {
	for (i=0; i<SIZE; i++) {
		process.stdout.write(data[i]+ ' ');
	}
	console.log();
}

var shell=(data, size)=> {
	k=1;
	//k列印計數
	jmp=parseInt(size/2);
	while (jmp !=0) {
		for (i=jmp; i<size-1; i++) {
			//i為掃描次數 jmp為設定間距位移量
			tmp=data[i];
			//tmp用來暫存資料
			j=i-jmp;
			//以j來定位比較的元素
			while (tmp<data[j] && j>=0) {
				//插入排序法
				data[j+jmp] = data[j];
				j=j-jmp;
			}
			data[jmp+j]=tmp;
		}
		process.stdout.write('第 '+k+' 次排序過程:');
		k=k+1;
		showdata(data);
		console.log('------------------------------------');
		jmp=parseInt(jmp/2);
		//控制迴圈數
	}
}

data=[16,25,39,27,12,8,45,63];
process.stdout.write('原始陣列是:     ');
showdata(data);
console.log('-------------------------------------');
shell(data, SIZE);

圖說演算法使用JavaScript(十五)

7-2氣泡排序法

氣泡排序法又稱為交換排序法,是由觀察水中氣泡變化構思而成,原理是由第一個元素開始,比較相鄰元素大小,如果大小順序有誤,則對調後在進行下一個元素的比較,就彷彿氣泡逐漸由水底逐漸升到水面上一樣。如此掃描過一次之後就可確保最後一個元素是位於正確的順序。接著再逐步進行第二次掃描,直到完成所有元素的排序關係為止。

以下排序我們利用55、23、87、62、16的排序過程,您可以清楚知道氣泡排序法的演算流程:

由此可知5個元素的氣泡排序法必須執行5-1次掃描,第一次掃描需比較5-1次,共比較4+3+2+1=10次。

JS               bubble.js

var data=[16, 25, 39, 27, 8 ,45, 63];   
//原始資料
console.log('氣泡排序法:原始資料為:');
for (i=0; i<8; i++) 
	process.stdout.write(data[i]+' ');

console.log();

for (i=7; i>0; i--) {    //掃描次數
	for (j=0; j<i; j++) {
		if(data[j]>data[j+1])  {     
		//比較,交換的次數
			temp=data[j];
			data[j]=data[j+1];      
			//比較相鄰兩數,如果第一數較大則交換
			data[j+1]=temp;
		}
	}
	process.stdout.write('第 ' +(8-i)+ ' 次排序後的結果是:')    
	//把各次結果掃描出來
	for (j=0; j<8; j++) process.stdout.write(data[j]+' ');
		console.log();
}
console.log('排序後結果為:');
for (j=0; j<8; j++) process.stdout.write(data[j]+ ' ');
console.log(); 

PHP          buble.php

$data = array("16","25","39","27","8","45","63");
//原始資料
echo "原本陣列是:";
arr_print($data);
echo "<br><br>";

$count=count($data);
for ($i=$count-1; $i>0; $i--){
	//掃描次數
	for ($j=0; $j<$i; $j++){
		//比較,交換的次數
		if ($data[$j]>$data[$j+1]){
			$temp=$data[$j];
			$data[$j]=$data[$j+1];
			//比較相鄰兩數,如果第一數較大則交換
			$data[$j+1]=$temp;
		}

	}
	$time=7-$i;
	echo "第{$time}次";
	arr_print($data);
	echo "<br>";
}
echo "<br><br>";
echo "排完陣列是:";
arr_print($data);

function arr_print($arr){
	foreach ($arr as $key => $value) {
		echo $value." ";
	  	echo "--";
	}
}

7-3選擇排序法

選擇排序法Selection Sort也算是枚舉法的應用,概念就是反覆從未排序的數列中取出最小的元素,加入到另一個數列,結果即為已排序的數列。選擇排序法可使用兩種方式排序,一圍在所有的資料中,當由大至小排序時,則將最大值放入第一位置;若由小至大排序時,則將最大值放入為至末端。例如一開始在所有的資料中挑選一個最小項放在第一個位置(假設是由小到大),再從第二筆開始挑選一個最小項放在第2個位置,依樣重複,直到完成排序為止。

以下利用55、23、87、62、16數列的由小到大排序過程,來說明選擇排序法的演算過程:

JS          select.js

var showdata=(data)=>   {
	for (k=0; k<8; k++){
		process.stdout.write(data[k]+' ');
	}
}

var select=(data)=> {
	for(i=0; i<7; i++) {
		smallest=data[i];
		index=i;
		for (j=i+1; j<8; j++) {
			//由i+1比較起
			if (smallest>data[j]) {
			//找出最小元素
			smallest=data[j];
			index=j;	
			}	
		}
	tmp=data[i];
	data[i]=data[index];
	data[index]=tmp;
	console.log();
	process.stdout.write('第'+(i+1)+"次排序結果: ");
	showdata(data);
	}
}

data=[63,25,39,27,12,8,45,16];
process.stdout.write('原始資料為:');
for (i=0; i<8; i++) process.stdout.write(data[i]+' ');
	console.log();
	console.log("----------------------------");
	select(data);
	console.log();
	console.log("----------------------------");
	process.stdout.write("排序後資料");
for (i=0; i<8; i++) process.stdout.write(data[i]+'  ');
	console.log();
	console.log("----------------------------"); 

PHP          select.php

$data = array("16","25","39","27","8","45","63");
//原始資料
echo "原本陣列是:";
arr_print($data);
echo "<br><br>";

$count=count($data);

for ($i=0; $i<$count-1; $i++) {
	$smallest=$data[$i];
	$index=$i;
		for ($j=$i+1; $j<$count; $j++) {
					//由i+1比較起
			if($smallest>$data[$j]){
					//找出最小元素
				$smallest=$data[$j];
				$index=$j;
			}
		}
	$tmp=$data[$i];
	$data[$i]=$data[$index];
	//兩個交換
	$data[$index]=$tmp;
	//把$tmp換回來
	$num=$i+1;
	echo "第{$num}次排序結果:";
	arr_print($data);
	echo "<br>";
	
}

echo "<br><br>";
echo "排完陣列是:";
arr_print($data);

function arr_print($arr){
	foreach ($arr as $key => $value) {
		echo $value." ";
	  	echo "--";
	}
}

114年民俗體育週

這一週有著滿滿的行程,先是週二到週三的Super Star 民俗體育競賽,是由後後壁國小主辦。主要項目是:國術彈腿、扯鈴、跳鼓、跳繩。
接下來兩天是跳繩比賽:跳繩接力賽、跳繩錦標賽,由柳營國小跟新泰國小主辦。跳繩接力賽成績輸入有學生志工幫忙,只是列印成績的影印機速度太慢;反倒是最後一天的跳繩錦標賽,項目多,成績多,印獎狀的份數多,加上主辦新泰國小是第一次辦,很多不清楚(不知道是不是事先沒想好),導致流程很不順暢,有許多需要改善的。

MuseScore 筆記

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圖說演算法使用JavaScript(十四)

6-6鏈結串列實作佇列

佇列除了能以陣列的方式來實作外,我們也可以鏈結串列來實作佇列。在宣告佇列類別中,除了和佇列類別中相關的方法外,還必須有指向佇列前端及佇列尾端的指標,即front及rear。例如我們以學生姓名及成績的結構資料來建立佇列串列的節點,及front與rear指標宣告如下:

class student  {
constructor() {
this.name='';
this.score=0;
this.next=null;
}
}
front=new student();
rear=new student();
front=null;
rear=null;

至於在佇列串列中加入新節點,等於加入此串列的最後端,而刪除節點就是將此串列最前端的節點刪除。加入與刪除運算法如下:

var enqueue=(name, score)=> {  //置入佇列資料
new_data= new student(); //配置記憶體給新元素
new_data.name=name; //設定新元素的資料
new_data.score = score;
if (rear==null) //如果rear為null,表示這是第一個元素
front = new_data;
else
rear.next = new_data; //將新元素連接至佇列尾端
rear = new_data; //將rear指向新元素,這是新的佇列尾端
new_data.next = null; //新元素之後無其他元素
}
var dequeue=()=>{              // 取出佇列資料
if (front == null)
process.stdout.write('佇列已空!\n');
else {
process.stdout.write('姓名:'+front.name+'\t成績:'+front.score+'...取出'); //將佇列前端一致下一個元素
}
}

JS          list_queue.js

class student {
	constructor () {
		this.name='';
		this.score=0;
		this.next=null;
	}
}
front=new student();
rear=new student();
front=null;
rear=null;

var enqueue=(name, score)=> {  //置入佇列資料
	new_date=new student();    //配置記憶體給新元素
	new_date.name=name;
	new_date.score=score;
	if (rear==null)            //如果rear為null,表示這是第一個元素
		front=new_date;
	else
		rear.next=new_date;    //將新元素連接至佇列尾端
	rear=new_date;             //將rear指向新元素,這是新的佇列尾端
	new_date.next = null;      //新元素之後無其他元素
}

var dequeue=()=>{    //取出佇列資料
	if(front == null)
		process.stdout.write('佇列已空!\n');
	else {
		process.stdout.write('姓名:'+front.name+'\t成績:'+front.score+'....取出\n');
		front = front.next;    //將佇列前端移至下一個元素
	}

}

var show=()=> {    //顯示佇列資料
	ptr = front;
	if (ptr == null)
		process.stdout.write('佇列已空!\n');
	else {
		while (ptr !=null)  {  //由front往rear走訪佇列
			process.stdout.write('姓名:'+ptr.name+'\t成績:'+ptr.score+'\n');
			ptr = ptr.next;
		}

	}
}

select=0;
const prompt = require('prompt-sync')();
while (true) {
	const select = parseInt(prompt('(1)存入 (2)取出 (3)顯示 (4)離開=> '));
	if (select==4)
		break;
	if (select==1) {
		const name = prompt('姓名: ');
		const score = parseInt(prompt('成績: '));
		enqueue(name, score);
	}
	else if (select==2)
		dequeue();
	else
		show();
}

6-7有趣的雙向佇列

所謂雙向佇列Double Ended Queue, Deque 為一有序串列,加入與刪除可在佇列的任一端進行,請看下圖:

具體來說,雙向佇列就是允許兩端中任意一端都具備有刪除或加入功能,而且無論與尾端指標都是朝佇列中央來移動。通常在一般的應用上,雙向佇列可以區分為兩種:第一種是資料只能從一端加入,但是可從兩端取出。另一種則是可由兩端加入,但由一端取出。以下我們將討論第一種輸入限制的雙向佇列的節點宣告、加入與刪除運算法如下:

class Node   {
      constructor() {
this.data=0;
this.next=null;
}
}
front=new Node();
rear=new Node();
front=null;
rear=null;
//方法enqueue:佇列資料的存入
var enqueue=(value)=> {
node = new Node();
node.data=value;
node.next=null; //檢查是否為空佇列
if (rear==null)
fornt=node; //新建立的節點成為第一個節點
else
rear.next=node; //將節點加入到佇列的尾端
rear=node;
}
//方法dequeue:佇列資料的取出
var dequeue=(action)=> {
//從前端取出資料
if (!(front==null) && action==1) {
if (front==rear) rear=null;
value=front.data;
front=front.next;
return value;
}
//從尾端取出資料
else if (!(rear==null) && action=2) {
startNode=front; //先記下前端的指標值
value=rear.data; //取出目前尾端的資料
//尋找最尾端節點的前一個節點
tempNode=front;
while (front.next!=rear && front.next!=null){
front=front.next;
tempNode=front;
}
front=startNode; //記錄從尾端取出資料後的佇列前端指標
rear=tempNode; //紀錄從尾端取出資料後的佇列尾端指標
//下一列程式是指當佇列中僅剩下最後節點時
//取出資料後便將 front 及 rear 指向 null
if (front.next==null || rear.next==null) {
front=null;
rear==null;
}
return value;
}
else return -1;
}

JS         dequeue.js 

class student {
	constructor () {
		this.name='';
		this.score=0;
		this.next=null;
	}
}
front=new student();
rear=new student();
front=null;
rear=null;

var enqueue=(name, score)=> {  //置入佇列資料
	new_date=new student();    //配置記憶體給新元素
	new_date.name=name;
	new_date.score=score;
	if (rear==null)            //如果rear為null,表示這是第一個元素
		front=new_date;
	else
		rear.next=new_date;    //將新元素連接至佇列尾端
	rear=new_date;             //將rear指向新元素,這是新的佇列尾端
	new_date.next = null;      //新元素之後無其他元素
}

var dequeue=()=>{    //取出佇列資料
	if(front == null)
		process.stdout.write('佇列已空!\n');
	else {
		process.stdout.write('姓名:'+front.name+'\t成績:'+front.score+'....取出\n');
		front = front.next;    //將佇列前端移至下一個元素
	}

}

var show=()=> {    //顯示佇列資料
	ptr = front;
	if (ptr == null)
		process.stdout.write('佇列已空!\n');
	else {
		while (ptr !=null)  {  //由front往rear走訪佇列
			process.stdout.write('姓名:'+ptr.name+'\t成績:'+ptr.score+'\n');
			ptr = ptr.next;
		}

	}
}

select=0;
const prompt = require('prompt-sync')();
while (true) {
	const select = parseInt(prompt('(1)存入 (2)取出 (3)顯示 (4)離開=> '));
	if (select==4)
		break;
	if (select==1) {
		const name = prompt('姓名: ');
		const score = parseInt(prompt('成績: '));
		enqueue(name, score);
	}
	else if (select==2)
		dequeue();
	else
		show();
}

PHP可變變數

      可變變數是一個滿酷的用法,適當使用可以增加程式的開發效率
可變變數就是「把變數的名稱變成變數」,看起來頭很暈對吧哈哈
直接來看程式碼

<?php
    $num1 = 100;
    $numString = "num1";

    echo ${$numString};//也可以寫成$$numString
?>

這段程式碼最後會輸出100
原因是$numString的值是num1,將$numString的值取出放進大括號中,程式就變成了。${num1}再把大括號拿掉就變成了$num1,而$num1的值就是100,所以最後輸出100這就是可變變數的特性與用法 -「把變數的名稱變成變數」,而${$numString}這樣的寫法也能把大括號拿掉直接寫$$numString,有沒有大括號都可以正常運作。