眺めていられるクイックソートのシミュレーション|JavaScript

// クイックソート
function quickSort(start, end, array) {
  if (end - start < 2) {
    // 1. 走査する配列長が0か１の場合戻る。
    return;
  }

  console.log(start, end);
  // 2. 走査する範囲の中央の要素をピボットとして選ぶ。
  let pivot = Math.floor((start + end) / 2);
  let pivot_height = array[pivot];
  // 走査範囲の左と右端を渡す
  let left = start;
  let right = end;


  while (left < right) {
    // 3. ピボットと比べ、大きい要素は左へ小さい要素は右へ交換する。
    while (array[left] < pivot_height) left++; // 左側の基準値より大きい位置まで移動
    while (array[right] > pivot_height) right--; // 右側の基準値より小さい位置まで移動

    if (left < right) {
      // 交換を記録する
      record(left, right, start, end, pivot_height, array);
      // leftがrightを超えていない場合、leftとrightを交換
      swap(left, right, array);
    } else {
      //leftがrightを超えたら走査範囲の比較を止める
      break;
    }
  }

  // 4. 左右２つに配列を分割してこの関数を再帰的に繰り返す。
  quickSort(start, left - 1, array);
  quickSort(right, end, array);

  return true;
}


// 配列の要素を交換する
function swap(left, right, array) {
  let tmp = array[left];
  array[left] = array[right];
  array[right] = tmp;
}

// 2. 走査する範囲の末端の要素をピボットとして選ぶ。
  let pivot = end;
  let pivot_height = array[pivot];

<!-- p5js -->
<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/p5.js/0.7.3/p5.min.js"></script>

<script src="/images/posts/68/quicksort.js"></script>

<div>
  <div  class="center">配列長： <span id="length">30</span> &nbsp;
    交換回数：<span id="count">0</span>&nbsp;
  </div>
  <div class="center">
    <button type="button" class="button is-primary" onclick="restart();">リスタート</button>
  </div>
  <div id="canvas"  class="has-text-centered"></div>
</div>

<style>
.chart {
  width: 100%;
  height: 400px;
}
.center{
  text-align: center;
  margin: 10px;
}
</style>

let map = [];
let count = 0; // 交換回数
let sorted = false;

// 再描画
function restart() {
  ini();
}

// 初期化
function ini() {
  let array = [];
  map = [];
  count = 0;
  sorted = false;

  let length = document.getElementById('length').innerHTML;
  length = parseInt(length);


  // 配列の初期化
  for (let i = 0; i < length; i++) {
    array.push(i + 1);
  }
  array = shuffle(array);

  let pivot = Math.floor((array.length - 1) / 2);
  let pivot_height = array[pivot];
  record(null, null, 0, length - 1, pivot_height, array);

  // 先に交換順序を計算しておく。
  sorted = quickSort(0, array.length - 1, array);
  // ソート完了
  record(null, null, -100, 0, -10000, array);
  console.log(map);
}

// 配列をシャッフル
function shuffle(array) {
  for (let i = array.length - 1; i >= 0; i--) {
    let rand = Math.floor(Math.random() * (i + 1));
    // 配列の数値を入れ替える
    [array[i], array[rand]] = [array[rand], array[i]]
  }
  return array;
}


// p5js
function setup() {
  let canvas = createCanvas(420, 400);
  canvas.parent('canvas');
  // フーレームレートを1/1secにする
  frameRate(1);
  background(color(212, 236, 234));
  // 描画を繰り返さない。
  ini();
}

let swither = 0;
function draw() {
  if (sorted && count < map.length) {
    // canvasを更新
    background(color(212, 236, 234));
    let m = map[count];
    drawRnage(m.range);
    drawBar(m.array, m.pivot_height, m.swap);
    drawHeight(m.range, m.pivot_height);
    document.getElementById('count').innerHTML = count > 0  ? count - 1 : 0;
    count++;
  }
}

// 比較する高さを描画
function drawHeight(range, height) {
  const grid_pixel = 10;
  const margin_left = 4;
  const y = 350 - (grid_pixel * height) + 5;
  let left = (grid_pixel + margin_left) * range.srart + 2;
  let width = (grid_pixel + margin_left) * (range.end - range.srart + 1);

  stroke(126);
  line(left, y, left + width, y);
}

// 走査範囲を表示
function drawRnage(range) {
  const grid_pixel = 10;
  const margin_left = 4;

  // gray
  let left = (grid_pixel + margin_left) * range.srart + 2;
  const under = 20;
  let width = (grid_pixel + margin_left) * (range.end - range.srart + 1);
  let height = 360;

  stroke(222, 246, 244);
  fill(color(222, 246, 244));
  rect(left, under, width, height);
}

// バーを表示
function drawBar(array, pivot_height, swap) {
  const under = 350;
  const grid_pixel = 10;
  const margin_left = 4;

  for (let i = 0; i < array.length; i++) {
    // gray
    let left = (grid_pixel + margin_left) * i + 2;
    let height = grid_pixel * array[i];

    // 枠線の色
    stroke(0, 0, 0);
    if (array[i] === pivot_height) {
      // 基準値の色　バーの色
      fill(color(191, 164, 65));
    } else if (i === swap.left) {
      // 左交換の色　バーの色
      fill(color(65, 156, 192));
    } else if (i === swap.right) {
      // 右交換の色　バーの色
      fill(color(191, 65, 155));
    } else {
      // バーの色
      fill(color(237, 235, 213));
    }
    // rect(left, top, width, height);
    rect(left, under - height, grid_pixel, height);
    fill(color(50, 50, 50));
    rect(left, under - height, grid_pixel, grid_pixel);
  }
}



// クイックソート
function quickSort(start, end, array) {
  // 省略
}


// 配列の要素を交換する
function swap(left, right, array) {
  // 省略
}

// 交換を記録する
function record(left, right, start, end, pivot_height, array) {
  map.push(
    {
      array: array.concat(), // コピーして渡す
      pivot_height: pivot_height, // 比較している高さ
      range: { // 走査範囲
        srart: start,
        end: end,
      },
      swap: {  // 交換記録
        left: left,
        right: right
      }
    });
}