冒泡排序就這麼簡單

冒泡排序就這麼簡單

在我大一的時候自學c語言和數據結構，我當時就接觸到了冒泡排序(當時使用的是C語言編寫的)。如今大三了，想要在暑假找到一份實習的工做，又要回顧一下數據結構與算法的知識點了。

排序對咱們來講是一點也不陌生了，當你打王者榮耀的時候也會有段位之分，當你打Dota的時候也有天梯分。從高往下數，這個排名是有規律的，就是一種排序。

我最開始接觸的就是冒泡排序，因此這篇博文主要講的是冒泡排序。

冒泡排序的實現

來源百度百科：

冒泡排序（Bubble Sort，臺灣譯爲：泡沫排序或氣泡排序）是一種簡單的排序算法。它重複地走訪過要排序的數列，一次比較兩個元素，若是他們的順序錯誤就把他們交換過來。走訪數列的工做是重複地進行直到沒有再須要交換，也就是說該數列已經排序完成。這個算法的名字由來是由於越大的元素會經由交換慢慢「浮」到數列的頂端，故名。

算法描述：

1. i從0開始，i與i+1比較，若是i>i+1，那麼就互換
2. i不斷增長，直到i<n-1（n是數組元素的個數，n-1是數組已經最後一個元素） ，一趟下來，可讓數組元素中最大值排在數組的最後面

從最簡單開始，首先咱們建立一個數組，該數組有5位數字：

int[] arrays = {2, 5, 1, 3, 4};

複製代碼

1、第一趟排序

下面咱們根據算法的描述來進行代碼驗算**(第一趟排序)**：

//使用臨時變量，讓兩個數互換
        int temp;

        //第一位和第二位比
        if (arrays[0] > arrays[1]) {
            //交換
            temp = arrays[0];
            arrays[0] = arrays[1];
            arrays[1] = temp;
        }

        //第二位和第三位比
        if (arrays[1] > arrays[2]) {
            temp = arrays[1];
            arrays[1] = arrays[2];
            arrays[2] = temp;
        }

        //第三位和第四位比
        if (arrays[2] > arrays[3]) {
            temp = arrays[2];
            arrays[2] = arrays[3];
            arrays[3] = temp;
        }

        //第四位和第五位比
        if (arrays[3] > arrays[4]) {
            temp = arrays[3];
            arrays[3] = arrays[4];
            arrays[4] = temp;
        }

複製代碼

若是前一位的數比後一位的數要大，那麼就交換，直到將數組的全部元素都比較了一遍！

通過咱們第一趟比較，咱們能夠發現：最大的值就在數組的末尾了!

1、第二趟排序

第二趟排序跟第一趟排序同樣，也是用前一位與後一位比較，若是前一位比後一位要大，那就交換。值得注意的是：並不須要與最後一位比較了，由於在第一趟排序完了，最後一位已是最大的數了。同理，咱們第二趟排序完了以後，倒數第二位也是第二大的數了。

第二趟排序的代碼以下：

//第一位和第二位比
        if (arrays[0] > arrays[1]) {
            //交換
            temp = arrays[0];
            arrays[0] = arrays[1];
            arrays[1] = temp;
        }

        //第二位和第三位比
        if (arrays[1] > arrays[2]) {
            temp = arrays[1];
            arrays[1] = arrays[2];
            arrays[2] = temp;
        }

        //第三位和第四位比
        if (arrays[2] > arrays[3]) {
            temp = arrays[2];
            arrays[2] = arrays[3];
            arrays[3] = temp;
        }

        //第四位不須要和第五位比了，由於在第一趟排序結束後，第五位是最大的了。
複製代碼

結果：咱們的第二大數已經排在了倒數第二位了

3、代碼簡化

值得說明的是：上面的結果看起來已是排序好的了，實際上是我在測試時數據還不足夠亂，若是數據足夠亂的話，是須要4(n-1)趟排序的！

但咱們從上面的代碼就能夠發現：第一趟和第二趟的比較、交換代碼都是重複的，而且咱們的比較都是寫死的(0,1,2,3,4)，並不通用！

咱們的數組有5位數字

• 第一趟須要比較4次
• 第二趟須要比較3次

咱們能夠根據上面規律推斷出：

• 第三趟須要比較2次
• 第四躺須要比較1次

再從上面的規律能夠總結出：5位數的數組須要4躺排序的，每躺排序以後次數減1(由於前一趟已經把前一趟數的最大值肯定下來了)！

因而咱們能夠根據for循環和變量將上面的代碼進行簡化：

int temp;

        //外層循環是排序的趟數
        for (int i = 0; i < arrays.length - 1 ; i++) {

            //內層循環是當前趟數須要比較的次數
            for (int j = 0; j < arrays.length - i - 1; j++) {

                //前一位與後一位與前一位比較，若是前一位比後一位要大，那麼交換
                if (arrays[j] > arrays[j + 1]) {
                    temp = arrays[j];
                    arrays[j] = arrays[j + 1];
                    arrays[j + 1] = temp;
                }
            }
        }

複製代碼

4、冒泡排序優化

從上面的例子咱們能夠看出來，若是數據足夠亂的狀況下是須要通過4躺比較才能將數組完整排好序。可是咱們在第二躺比較後就已經獲得排好序的數組了。

可是，咱們的程序在第二趟排序後仍會執行第三趟、第四趟排序。這是沒有必要的，所以咱們能夠對其進行優化一下：

• 若是在某躺排序中沒有發生交換位置，那麼咱們能夠認爲該數組已經排好序了。
  • 這也不難理解，由於咱們每趟排序的目的就是將當前趟最大的數置換到對應的位置上，沒有發生置換說明就已經排好序了。

代碼以下：

//裝載臨時變量
        int temp;

        //記錄是否發生了置換， 0 表示沒有發生置換、 1 表示發生了置換
        int isChange;

        //外層循環是排序的趟數
        for (int i = 0; i < arrays.length - 1; i++) {

            //每比較一趟就從新初始化爲0
            isChange = 0;

            //內層循環是當前趟數須要比較的次數
            for (int j = 0; j < arrays.length - i - 1; j++) {

                //前一位與後一位與前一位比較，若是前一位比後一位要大，那麼交換
                if (arrays[j] > arrays[j + 1]) {
                    temp = arrays[j];
                    arrays[j] = arrays[j + 1];
                    arrays[j + 1] = temp;

                    //若是進到這裏面了，說明發生置換了
                    isChange = 1;

                }
            }
            //若是比較完一趟沒有發生置換，那麼說明已經排好序了，不須要再執行下去了
            if (isChange == 0) {
                break;
            }
        }

複製代碼

5、擴展閱讀

C語言實現第一種方式:

void bubble ( int arr[], int n) {
            int i;
            int temp;
            for (i = 0; i < n - 1; i++) {
                if (arr[i] > arr[i + 1]) {
                    temp = arr[i];
                    arr[i] = arr[i + 1];
                    arr[i + 1] = temp;
                }
            }
        }

        void bubbleSort ( int arr[], int n) {
            int i;
            for (i = n; i >= 1; i--) {
                bubble(arr, i);
            }
        }

複製代碼

C語言實現第二種方式遞歸:

void bubble ( int arr[], int L, int R) {
            if (L == R) ;
            else {
                int i;
                for (i = L; i <= R - 1; i++)//i只能到達R-1 
                    if (arr[i] > arr[i + 1]) {
                        int temp = arr[i];
                        arr[i] = arr[i + 1];
                        arr[i + 1] = temp;
                    }
                bubble(arr, L, R - 1);//第一輪已排好R 
            }
        }
複製代碼

測試代碼:

int main () {
            int arr[] = {2, 3, 4, 511, 66, 777, 444, 555, 9999};
            bubbleSort(arr, 8);
            for (int i = 0; i < 9; i++)
                cout << arr[i] << endl;
            return 0;
        }

複製代碼

5.1時間複雜度的理解：

• www.zhihu.com/question/21…
• www.jianshu.com/p/f4cca5ce0…

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