面試官：如何對字串版本號構成的陣列進行排序？

王亮hengg發表於2020-08-04
面試字串陣列排序

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在 segmentfault 有一個經典的面試題：

有一組版本號如下['0.1.1', '2.3.3', '0.302.1', '4.2', '4.3.5', '4.3.4.5']。

現在需要對其進行排序，排序的結果為 ['4.3.5','4.3.4.5','2.3.3','0.302.1','0.1.1']

問題連結

其中 zzgzzg00 的回答大意如下，非常簡潔也非常有意思：

const arr=['0.1.1', '2.3.3', '0.302.1', '4.2', '4.3.5', '4.3.4.5'];
arr.sort((a,b)=>a>b?-1:1);
console.log(arr); // ['4.3.5','4.3.4.5','2.3.3','0.302.1','0.1.1']

於是問題來了：

為什麼字串比較能夠輕鬆的實現排序？

在JavaScript中，字串之間無疑也是可以比較的。猜猜看下面這段程式碼輸出的結果是什麼？

console.log('5'>'1')
console.log('5'>'10')

答案是true、true。

比較字串是比較它們的 Unicode 值

這是因為在兩個字串進行比較時，是使用基於標準字典的 Unicode 值來進行比較的。通過String.prototype.codePointAt()方法我們能拿到字串的 Unicode 值。所以'5'>'1'的結果是true;

而當字串長度大於1的時候比較則是逐位進行，因此'5'>'10'進行比較時，首先比較第一位也就是'5'>'1'，如果有結果則返回，沒有結果則繼續比較第二位。所以'5'>'10'的結果與'5'>'1'相同，也是true。

回過頭來看問題，就不難理解了：.的 Unicode 值為 46，0的 Unicode 值為 48，其它數字在此基礎上遞增。所以在比較的時候10.1是要大於1.1的。

字串比較法適用範圍很小

上文解釋了為什麼題目中的 case 能夠通過字串比較來實現。但是機智如你一定會發現，這種比較是存在問題的：如果修改題目中的arr如下:

const arr=[
    '0.5.1',
    '0.1.1',
    '2.3.3',
    '0.302.1',
    '4.2',
    '4.3.5',
    '4.3.4.5'
];

那字串比較法會出錯：期望中版本號'0.302.1'應該大於'0.5.1'，但實際比較的結果則是相反的，原因就在於逐位比較。

所以字串比較這個技巧需要限定條件為各個版本號均為1位數字，它得出的結果才是準備的，而常見的版本號並不符合這個條件。那麼有沒有適用性更強又簡潔的比較方式呢？

“大數”加權法

比較npm規則版本號

假設版本號遵循 npm 語義化規則，即版本號由MAJOR.MINOR.PATCH幾個部分組成：：

const arr=['2.3.3', '4.3.4', '0.3.1'];

通過如下公式得出待比較的目標版本號：

MAJOR*p2 + MINOR*p + PATCH

程式碼如下：

const p = 1000;
const gen = (arr) => 
    arr.split('.').reduce(reducer,0);

const reducer = (acc,value,index) => 
    acc+(+value)*Math.pow(p,arr.length-index-1);

arr.sort((a,b)=> gen(a)>gen(b)?-1:1);

console.log(arr)

其中p為常量，它的取值要大於MAJOR/MINOR/PATCH三者中最大值至少一個量級。譬如待比較的版本號為1.0.1、'0.302.1'，此時如果p取值為 10 那麼計算出來的結果顯然會不符合預期。而p取1000就能夠避免各個子版本加權之後產生汙染。

同理，有類似規則的版本號（如'1.0.1.12'）都可以通過上述方法進行排序。

更多的版本號

如果版本號陣列如下:

const arr=[
    '1.1',
    '2.3.3',
    '4.3.5',
    '0.3.1',
    '0.302.1',
    '4.20.0',
    '4.3.5.1',
    '1.2.3.4.5'
];

上述陣列不但不遵循MAJOR.MINOR.PATCH規則，其長度也沒有明顯的規則，這時該如何比較呢？

可以在固定規則比較的方法基礎上進行擴充套件，首先需要獲取到版本號陣列中子版本號最多有幾位maxLen。這裡我們通過Math.max()獲取：

const maxLen = Math.max(
    ...arr.map((item)=>item.split('.').length)
);

拿到maxLen之後即可改寫 reducer 方法:


const reducer = (acc,value,index) => 
    acc+(+value)*Math.pow(p,maxLen-index-1);

const gen = (arr) =>
    arr.split('.').reduce(reducer,0);

arr.sort((a,b)=> gen(a)>gen(b)?-1:1);

console.log(arr)

上述方法足夠用於常規版本號的比較了。但是我們知道，JavaScript 的 number 型別為雙精度64位浮點型別，如果maxLen特別大、每一位的值又很大（比如某個子版本號用時間戳來標記），那麼上述方法則存在溢位而導致比較結果不準確的問題。

不過BigInt提案已經進入stage3規範，它能夠表示任意大的整數。可以預見的是，在不久的將來我們無需考慮版本號取值範圍帶來的影響。

迴圈比較法

相對字串比較法和大數加權法，迴圈比較法的適用性更強。思路仍然是逐位比較子版本號：如果當前版本號相同則比較下一位；如果版本號位數不相等而前幾位值一致則認為位數多的版本號大。

程式碼如下：

arr.sort((a, b) => {
    let i = 0;
    const arr1 = a.split('.');
    const arr2 = b.split('.');

    while (true) {
        const s1 = arr1[i];
        const s2 = arr2[i++];

        if (s1 === undefined || s2 === undefined) {
            return arr2.length - arr1.length;
        }

        if (s1 === s2) continue;

        return s2 - s1;
    }
});

console.log(arr)

思考

我們總結並且對比了幾種用來比較版本號的方法，在不同的場景可以選擇合適的方式：

  • 字串比較法
  • 大數加權法
  • 迴圈比較法

但是，我們知道生產環境中軟體的版本號通常並不全由陣列組成。比如我們可以在npm上釋出諸如1.0.0-beta或者6.0.0-alpha等格式的包，此時該如何比較版本號？相信聰明而又勤奮的你一定有自己的思路，不妨留言討論一下。

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