十大经典排序算法之冒泡排序(Bubble Sort)

最近在学习算法设计的时候自己也仔细研究了下排序相关的算法,就以我们最经典的冒泡排序为例,从一个最经典的算法中看看能分析出些什么经典出来。

冒泡排序是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列,一次比较两个元素,如果它们的顺序错误就把它们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。 

1.1 算法描述

  • 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换它们两个;
  • 对每一对相邻元素作同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对,这样在最后的元素应该会是最大的数;
  • 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个;
  • 重复步骤1~3,直到排序完成。

1.2 动画演示

十大经典排序算法之冒泡排序(Bubble Sort)_第1张图片

1.3 代码展示

看到这个简单的而又生动的示意图我们是不是很快就知道怎么写这个排序的代码了,我想很多人会跟我一样一气呵成的写出来

/**
     * 冒泡排序
     *
     * @param array
     * @return
     */
    public static int[] bubbleSort(int[] array) {
        if (array.length == 0)
            return array;
        for (int i = 0; i < array.length; i++)
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++)
                if (array[j + 1] < array[j]) {
                    int temp = array[j + 1];
                    array[j + 1] = array[j];
                    array[j] = temp;
                }
        return array;
    }

恩,看到这里我们自然是很开心的写完了这个排序算法,但是如果哪一天你去面试,你的面试官问下你,这个冒泡排序算法还可不可以优化下,你该如何回答呢?

但是今天主要讨论的是如何优化,有人可能会说,这是再简单不过的算法了,还有什么好优化的?确实,上面这段代码没有毛病,但的确是有可优化之处的。

我们可以假设一种场景,比如 8 1 2 3 5 7,进行一次排序之后,结果就变成了 1 2 3 5 7 8,那我们还有必要再像上面代码里那样继续循环下去吗?肯定没有必要了,因为这已经是最终结果了。

那针对上面的代码,我们优化的点主要在于:假如某一趟排序之后已经有序,我们需要减少排序的趟数。否则就做了很多无用功。

针对这个问题,我们可以考虑在算法中加入一个布尔变量,来标识该轮有没有进行数据的交换,若在某一趟排序中未发现数据位置的交换,则说明待排序的无序区中所有的项均已满足排序后的结果。那么就没有必要再次排序下去了。可以如下改造:

/**
     * 冒泡排序
     *
     * @param array
     * @return
     */
    public static int[] bubbleSort(int[] array) {
        boolean exchange;
        if (array.length == 0)
            return array;
        for (int i = 0; i < array.length; i++){
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++){
                if (array[j + 1] < array[j]) {
                    int temp = array[j + 1];
                    array[j + 1] = array[j];
                    array[j] = temp;
                }
                exchange = true;
            }
        }
        if(!exchange) return;
    }

通过这样的改造我们就可以减少不必要的比较从而节省时间,这不就达到我们想要的优化效果了?

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