冒泡排序算法运行起来非常缓慢,但在概念上它是排序算法中最简单的,因此冒泡排序算法在刚开始研究排序技术时是一个非常好的算法。
使用冒泡排序对无序数据进行排序
如下图冒泡排序的执行过程如下:从数组的最左边开始,比较0号位置和1号位置的数字。如果左边的数字(0号位置)大,就交换两个数字位置。如果右边数字大,就什么也不做。然后右移一个位置比较1号位置和2号位置的大小。重复上述流程。
以下是冒泡排序要遵循的规则:
- 比较两个数字。
- 如果左边数字比较大,则两个数字交换位置。
- 向右移动一个位置,继续比较下面两个数字。
沿着这个数组照上述那样比较下去,一直比较到数组最右端。虽然还没有完全把所有数字都排好序,但是最大的数字已经被排在最右边了。这是可以确定的,因为在每次比较两个数字的时候,只要遇到最大的数字就会交换位置,直到最后最大的数字到达数组的最右边。这也是这个算法被称为冒泡排序的原因。
对所有的数字进行了第一趟排序之后,进行了N-1次比较,并且按照数字的初始位置,进行了最少0次,最多N-1次交换。数组的最末端的数据项就此排定,不需要移动。
现在重新数组的最左端开始第二趟排序。再次从左到右,两两比较,左边比右边大就进行交换。这一次只需比较到右边第二个队员。因此还有一条规则是:
- 当碰到一个排定的数字之后,就返回数组的左端重新开始下一趟排序。
冒泡排序的代码如下
/**
* @Author: zhuzhaolin
* @Date: 2021/05/05/22:22
* @Description:
*/
public class BubbleSort {
private int[] orderArrays;
private int length;
public BubbleSort(int[] orderArrays) {
this.orderArrays = orderArrays;
this.length = orderArrays.length;
}
private void bubbleSort(){
for (int out=length -1 ; out>=1 ; out--){
for (int in=0 ; in < out ; in++){
if (orderArrays[in] > orderArrays[in+1]){
swap(in , in+1);
}
}
}
}
private void swap(int one , int tow){
int temp = orderArrays[one];
orderArrays[one] = orderArrays[tow];
orderArrays[tow] = temp;
}
public void print(){
System.out.println(Arrays.toString(orderArrays));
}
public static void main(String[] args) {
int[] ints = {20 , 8 , 41 , 15 , 33 ,33 , 42 , 22 , 31 , 7};
BubbleSort bubbleSort = new BubbleSort(ints);
bubbleSort.bubbleSort();
bubbleSort.print();
}
}
结果如下
[7, 8, 15, 20, 22, 31, 33, 33, 41, 42]
这个算法的思路是外层循环的计数器out从数组的最后开始,即out等于length-1,每经过一次循环out减一。下标大于out的数据项都已经是排好序的了。变量out在每完成一次内循环后就左移一位,因此算法就不在处理那些已经排好序的数据。
在内层for循环中,从in=0开始,等于out时结束,数组下标in和in+1的两个数据项进行比较,如果下标为in的数据项大于下标为in+1的数据项,则交换数据。
冒泡排序的效率
通过观察10个竖条的冒泡排序可以看到,第一趟排序时进行了9次比较,第二趟排序时进行了8次比较。如此类推,直到最后一趟进行了一次比较。对于10个数据项,就是
9+8++76+5+4+3+2+1=45 = N*(N-1)/ 2
这样算法约为
因为只有在需要的时候才进行交换,如果数据是随机的,那么大概有一半的数据需要交换,则交换的次数为
忽略常量,使用大O表示法则是