java冒泡法程序_Java实现冒泡排序(原理过程+代码实现)

一.排序算法的历史:

排序算法的发展历史几乎和计算机的发展历史一样悠久,而且直到今天,世界范围内依然有计算机科学家正在研究着排序的算法,由此可见排序算法的强大魅力.   我们现在介绍的排序算法都是前任研究的经典成果,具有极高的学习价值和借鉴意义.

排序算法属于算法的一种,而且是覆盖范围极小的一种,虽然排序算法是计算机科学里古老而且研究人数相当多的一张算法,但千万不要把排序算法和广义的计算机算法等同起来,掌握排序算法对程序开发,程序思维的培养都有很大的帮助,但掌握排序算法绝不等于掌握了计算机编程算法的全部.广义的算法包括客观世界的运行规律.

二.排序的目的是查找 和 衡量排序算法的标准

一旦将一组杂乱无章的记录重排成一组有序记录,就能快速的从这组记录中找到目标记录.因此通常来说,排序的目的是快速查找.

对于一个排序算法来说,一般从个如下三个方面来衡量算法的优劣.

1.时间复杂度:主要是分析关键字的比较次数和记录的移动次数.

2.空间复杂度:分析排序算法中需要多少辅助内存.

3.稳定性:若两个记录A和B的关键值相等,但排序后A,B的先后次序保持不变,则称这种排序算法是稳定的,反之,就是不稳定的.

三.排序的分类(内部排序和外部排序)

就现有的排序算法来看,排序大致可以分为内部排序和外部排序.

1.外部排序

如果参与排序的数据元素非常多,数据量非常大,计算机无法把整个排序过程放在内存中完成,必须借助于外部存储器(如磁盘),这种排序就被称为外部排序.

外部排序最常用的算法是多路归并排序,即将源文件分解成多个能够一次性装入内存的部分,分别把每一部分调入内存完成排序,接下来再对多个有序的子文件进行归并排序.

(一)外部排序包括以下两个步骤:

1.把要排序的文件中的一组记录读入内存的排序区,对读入的记录按上面讲到的内部排序法进行排序,排序之后输出到外部存储器,不断的重复这个过程,每次读取一组记录,直到源文件的所有记录被处理完毕.

2.将上一步分组排序好的记录两组两组的合并排序,在内存容量允许的条件下,每组中包含的记录越大越好,这样可以减少合并的次数.

对于外部排序来说,程序必须将数据分批调入内存来排序,中间结果还要及时放入外存,显然外部排序要比内部排序更复杂,实际上,也可以认为外部排序是由多次内部排序组成的.常说的排序都是指的内部排序,而不是外部排序.

2.内部排序:

如果整个排序过程不需要借助外部存储器(如磁盘),这种排序就被称为内部排序.

(一) 内部排序的分类:

①选择排序(直接选择排序,堆排序)

②交换排序(冒泡排序,快速排序)

③插入排序(直接插入排序,折半插入排序,Shell排序)

④归并排序

⑤桶式排序

⑥基数排序

从图中可以看出,常见的内部排序大致可以分为6大类,具体有10种排序方法.

四.冒泡排序

(一)冒泡排序的过程

冒泡排序是最广为人知的交换排序之一,它具有算法思路简单,容易实现的特点.

对于包含n个数据的一组记录,在最坏的情况下,冒泡排序需要进行n-1趟比较.

第1趟:一次比较0和1,1和2,2和3....n-2和n-1索引处的元素,如果发现第一个数据大于后一个数据,则交换它们.  经过第1趟比较,最大的元素排到了最后.

第2趟:一次比较0和1,1和2,2和3....n-3和n-2索引处的元素, 如果发现第一个数据大于后一个数据,则交换它们.   经过第2趟比较,第2大的元素排到了倒数第2位.

........

第n-1趟:依次比较0和1元素,如果发现第一个数据大于后一个数据,则交换它们.     经过第n-1趟比较,第2小(第n-1大)的元素排到了第2位.

实际上,冒泡排序的每趟交换结束后,不仅能将当前最大值挤出最后面位置,还能部分理顺前面的其他元素,一旦某趟没有交换发生,即可提前结束排序.

(二) 冒泡排序具体举例:

假设有如下数据序列:

9,16,21*,23,30,49,21,30*

只需要经过如下几趟排序.

第1趟:9,16,21*,23,30,21,30*,49

第2趟:9,16,21*,23,21,30,30*,49

第3趟:9,16,21*,21,23,30,30*,49

第4趟:9,16,21*,21,23,30,30*,49

从上面的排序过程可以看出,虽然该数组包含8个元素,但是采用冒泡排序只需要经过4趟比较.因为第3趟排序之后,这组数据已经处于有序状态.这样,第4趟将不会发生交换,因此可以提前结束循环.

(三)冒泡排序的具体代码

冒泡排序的示例程序如下:

上代码:

1 packagecn.summerchill.sort;2

3 //定义一个数据包装类

4 class DataWrap implements Comparable{5 intdata;6 String flag;7

8 public DataWrap(intdata, String flag) {9 this.data =data;10 this.flag =flag;11 }12

13 publicString toString() {14 return data +flag;15 }16

17 //根据data实例变量来决定两个DataWrap的大小

18 public intcompareTo(DataWrap dw) {19 return this.data > dw.data ? 1 : (this.data == dw.data ? 0 : -1);20 }21 }22

23 public classBubbleSort {24 public static voidbubbleSort(DataWrap[] data) {25 System.out.println("开始排序");26 int arrayLength =data.length;27 for (int i = 0; i < arrayLength - 1; i++) {28 boolean flag = false;29 for (int j = 0; j < arrayLength - 1 - i; j++) {30 //如果j索引处的元素大于j+1索引处的元素

31 if (data[j].compareTo(data[j + 1]) > 0) {32 //交换它们

33 DataWrap tmp = data[j + 1];34 data[j + 1] =data[j];35 data[j] =tmp;36 flag = true;37 }38 }39 System.out.println(java.util.Arrays.toString(data));40 //如果某趟没有发生交换，则表明已处于有序状态

41 if (!flag) {42 break;43 }44 }45 }46

47 public static voidmain(String[] args) {48 DataWrap[] data = { new DataWrap(9, ""), new DataWrap(16, ""),49 new DataWrap(21, "*"), new DataWrap(23, ""),50 new DataWrap(30, ""), new DataWrap(49, ""),51 new DataWrap(21, ""), new DataWrap(30, "*") };52 System.out.println("排序之前：\n" +java.util.Arrays.toString(data));53 bubbleSort(data);54 System.out.println("排序之后：\n" +java.util.Arrays.toString(data));55 }56 }

运行上面的程序,将看到如图所示的排序过程.

排序之前：

[9, 16, 21*, 23, 30, 49, 21, 30*]

开始排序

[9, 16, 21*, 23, 30, 21, 30*, 49]

[9, 16, 21*, 23, 21, 30, 30*, 49]

[9, 16, 21*, 21, 23, 30, 30*, 49]

[9, 16, 21*, 21, 23, 30, 30*, 49]

排序之后：

[9, 16, 21*, 21, 23, 30, 30*, 49]

冒泡排序算法的时间效率是不确定的.在最好的情况下,初始数据序列已经处于有序状态,执行1趟冒泡即可,做n-1次比较.无须进行任何交换.

但在最坏的情况下,初始数据序列处于完全逆序状态,算法要执行n-1趟冒泡,第i趟(1

冒泡排序算法的空间效率很高,它只需要一个附加程序单元用于交换,其空间效率为O(1).     冒泡排序是稳定的.

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另外一种方式:

1 publicclass BubbleSort {2 public static void main(String[]args) {3 Integer arr[] = { 2, 4, 1, 3, 9, 5, 8};4 bubbleSort(arr);5 }6 public static Integer[] bubbleSort(Integer[]arr){7 if(arr != null && arr.length > 0){8 //n个数字,冒泡排序需要n-1趟9 for(int i = 0; i < arr.length -1; i++){10 //在每一趟内部进行交换排序 n个数字,需要n-1次两两比较11 for(int j = 0; j < arr.length -1; j++){12 int temp;13 if(arr[j + 1] < arr[j]){14 temp = arr[j + 1];15 arr[j + 1] = arr[j];16 arr[j] = temp;17 }18 }19 System.out.println("第" + i +"趟排序之后的数组内顺序为:" );20 for (int k = 0 ; k < arr.length; k++){21 System.out.print( arr[k] +" ");22 }23 System.out.println();24 }25 }26 return null;27 }28 }