經典排序算法——冒泡排序

冒泡排序的原理

冒泡排序的原理是從第一個數字開始，依次讓相鄰的兩個數字進行比較，按照從大到小或從小到大的順序進行交換(若是是升序排列就把小的放前面，若是降序排列就把大的放前面)。

第一趟比較後，就把最大的的數字放在最後一個位置(假設按照升序排列)，而後進行第二趟比較，依次進行相鄰數字比較，第二趟比較後次大的數字放在了倒數第二個位置。

進行n-1（n表明待排序的數字個數）趟比較後（最後只剩一個無需比較），數字即爲有序排列。

圖解展現冒泡過程

假設要排列的數字爲 3 1 4 2 ，當進行第一趟排序時，以下圖所示（其中i表示數組的下標）

 

 第一趟排序執行完後，數組中最大的數字4已找到，並放在數組的最後一後位置，因此後續比較無需再跟最後一個比較。下面看第二趟排序過程，以下圖

 

第二趟排序執行完，數組的次大數字3已找到，並放在數組的倒數第二的位置。此時因爲咱們選取的排列數據巧合，第三大的數字2也放在了倒數第三的位置，但按照咱們比較邏輯，此時並不知道第三大數字已經找到，因此還會進行第三趟比較。以下圖所示

 

按照咱們的邏輯，當第三趟比較執行完後，第三大的數字2已找到並放在倒數第三位的位置。剩下最後一個數字1無需再比較它自己的位置就是它應該所在的位置。

咱們能夠發現，當有4個數字時，只需進行3趟排序便可將無序數字變爲有序，而每趟比較都會比上一次少比較一次(因上一趟比較已經肯定了一個較大數字位置)

另外，在咱們例子中，第三趟比較前數字已經處於正確的序列，因此無需再進行後續比較（固然咱們恰好只比較三趟，若是有5個或更多數字，則能夠省去後續比較）

下面看一下具體代碼實現

 1 public static void bubbleSort(int array[]){
 2         int temp = 0;
 3         for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
 4             //有n個數據，只須要n-1趟排序便可
 5             boolean flag = true;
 6             for(int j=0;j<array.length -1 -i ;j++){
 7                 if(array[j] > array[j+1]){
 8                     flag = false;
 9                     temp = array[j];
10                     array[j] = array[j+1];
11                     array[j+1] = temp;
12                 }
13             }
14             if(flag){
15                 break;
16             }
17         }
18     }

代碼分析

　　1）第一層for循環用於肯定進行幾趟比較，前面咱們分析過，只需進行n-1趟比較便可

　　2）第二層for循環用於從第1個數字開始，依次跟相鄰數字進行比較。每進行一趟比較後，就可少比較一位數字

　　3）在進行第二層循環比較時，設定一個標誌位flag，用於標示是否進行了數字交換，若是一次都沒有交換，說明此時數字已經有序，無需進行後續趟的比較

時間複雜度

冒泡排序嵌套兩層循環進行排序，因此其時間複雜度爲T(n)=O(n^2)。

測試執行時間代碼

下面咱們生成10萬個隨機數的數組，使用冒泡排序方法進行排序，看其執行時間。在個人後續文章中，會繼續分享其餘幾種排序算法，並會在其餘幾種排序算法中也使用10萬個隨機數計算排序時間。

 1 public static void main(String []args){
 2         int array[] = new int[100000];
 3         bubbleSort(array);
 4         for(int i=0; i<100000; i++){
 5             array[i] = (int)(Math.random()*1000000);
 6         }
 7         long begin = System.currentTimeMillis();
 8         bubbleSort(array);
 9         System.out.println("總耗時="+(System.currentTimeMillis()-begin));
10     }

執行結果（單位爲毫秒）

能夠看出在咱們機器上使用冒泡排序算法對10萬條數據進行排序，大概須要17秒時間。下一篇我將分享選擇排序算法，選擇排序算法的執行時間是否會減少呢？一塊兒期待吧！

總結

　　冒泡排序須要記住三點，一是比較的趟數n-1（最後一個數字無需比較），二是每進行一趟比較後就會肯定一個較大的數字位置，後續趟的比較次數會少一次。還有一點是優化點，當在比較過程當中數字的正確順序已經產生後，無需再進行後續趟的比較。