使用 JavaScript 的 Shell Sort Visualizer

Shell Sort 是一种排序算法，其基本思想是改进插入排序算法，通过对待排序列分段进行插入排序，最终实现整体有序。在实际应用中，Shell Sort 在排序大量数据时表现良好。

本文将介绍如何使用 JavaScript 实现 Shell Sort Visualizer。通过可视化排序过程，我们能够更好地了解 Shell Sort 算法的工作机制。

实现步骤

步骤一：生成随机数列

我们首先需要生成一个随机数列，用于模拟排序过程。代码示例如下：

function generateRandomArray(n, rangeL, rangeR) {
  let arr = [];
  for (let i = 0; i < n; i++) {
    arr.push(Math.floor(Math.random() * (rangeR - rangeL + 1)) + rangeL);
  }
  return arr;
}

该函数接收三个参数：n 表示数列长度，rangeL 和 rangeR 表示数列元素的取值范围。通过 Math.random() 函数生成随机数，然后将其推入数组中。

步骤二：实现 Shell Sort 算法

我们来实现 Shell Sort 算法的代码。该算法的核心是计算增量序列，然后对序列进行插入排序。代码示例如下：

function shellSort(arr) {
  let n = arr.length;
  for (let gap = Math.floor(n / 2); gap > 0; gap = Math.floor(gap / 2)) {
    for (let i = gap; i < n; i++) {
      let temp = arr[i];
      let j;
      for (j = i - gap; j >= 0 && arr[j] > temp; j -= gap) {
        arr[j + gap] = arr[j];
      }
      arr[j + gap] = temp;
    }
  }
  return arr;
}

该函数接收一个数组 arr 作为参数，然后按照 Shell Sort 算法的流程进行排序。注意：Shell Sort 的增量序列要求是递减的，所以我们每次将增量 gap 除以 2。

步骤三：实现排序可视化

最后，我们来实现排序可视化。我们可以使用 Canvas API 来绘制一个柱状图，表示数列元素的大小。代码示例如下：

function draw(arr) {
  let canvas = document.getElementById("canvas");
  let context = canvas.getContext("2d");
  context.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
  let width = canvas.width / arr.length;
  let height = canvas.height / Math.max(...arr);
  for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
    context.fillStyle = "#333";
    context.fillRect(i * width, 0, width, arr[i] * height);
  }
}

该函数接收一个数组 arr 作为参数，然后将其转换为柱状图。通过 Canvas API 绘制矩形，设置颜色和大小，就能得到一个柱状图了。

步骤四：将步骤二和步骤三集成起来

最后我们把步骤二和步骤三集成起来，用按钮触发排序可视化。按钮的代码示例如下：

<button onclick="sort()">sort</button>

sort()函数是将步骤二和步骤三集成起来的。代码示例如下：

function sort() {
  let arr = generateRandomArray(100, 1, 100);
  let sortedArr = shellSort(arr);
  draw(sortedArr);
}

该函数生成一个长度为 100，取值范围在 [1, 100] 内的随机数列 arr，然后对其进行 Shell Sort 排序，最后将排序结果绘制为柱状图。

总结

本文介绍了如何使用 JavaScript 实现 Shell Sort Visualizer。通过可视化排序过程，我们能够更好地了解 Shell Sort 算法的工作机制。相信你已经掌握了 Shell Sort 算法的实现过程，可以尝试使用其他算法来实现可视化排序。