冒泡排序,人如其名,排序过程就是一个不断冒泡的过程。
在冒泡过程中,值较大的元素下沉,值较小的元素上浮,逐渐形成有序。
若序列 A A A 中有 n n n 个元素,通常需要进行 n − 1 n-1 n−1 轮。
第 1 轮,针对 A [ 1 ] A[1] A[1] 至 A [ n ] A[n] A[n] 元素进行排序;
第 2 轮,针对 A [ 1 ] A[1] A[1] 至 A [ n − 1 ] A[n-1] A[n−1] 元素进行排序;
……;
第 n − 1 n-1 n−1 轮,针对 A [ 1 ] A[1] A[1] 至 A [ 2 ] A[2] A[2] 元素进行排序。
每一轮进行的过程:比较相邻的两个元素,如果不满足相对顺序,则进行交换;否则,不进行操作。
直到这一轮中所有的元素和相邻元素的相对顺序正确。
public class BubbleSort
{
/**
* 交换数组中的两个元素
*
* @param array 一维数组
* @param firstIndex 待交换的第一个元素下标
* @param secondIndex 待交换的第二个元素下标
*/
public static void swap(int[] array, int firstIndex, int secondIndex)
{
int buffer = array[firstIndex];
array[firstIndex] = array[secondIndex];
array[secondIndex] = buffer;
}
/**
* 冒泡排序
*
* @param array 待排序的数组,也作为排序后的数组
*/
public static void bubbleSort(int[] array)
{
for (int i = 0; i < array.length - 1; ++i)
{
for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; ++j)
{
if (array[j] > array[j + 1])
{
swap(array, j, j + 1);
}
}
System.out.println("第 " + (i + 1) + " 轮:" + Arrays.toString(array));
}
}
}
结论:数组中的元素按照非递减顺序存储,排序结果正确。
观察输出结果可以发现:
第 6 轮排序的结果已经是最终的结果,第 7 ~ 9 轮排序无意义(浪费时间)。
是否可以改进上面的算法,使得在中间某一轮达到最终排序结果的时候,停止冒泡算法呢?
答案是:可以!
观察第 6 轮和第 7 轮冒泡排序,发现第 7 轮和第 6 轮排序后的结果完全一致。也即是说,第 7 轮冒泡排序没有交换任意两个元素。那么这一条件,可以作为冒泡排序算法的终止条件。
public class BubbleSort
{
/**
* 交换数组中的两个元素
*
* @param array 一维数组
* @param firstIndex 待交换的第一个元素下标
* @param secondIndex 待交换的第二个元素下标
*/
public static void swap(int[] array, int firstIndex, int secondIndex)
{
int buffer = array[firstIndex];
array[firstIndex] = array[secondIndex];
array[secondIndex] = buffer;
}
/**
* 冒泡排序改进版
*
* @param array 待排序数组,也作为排序后的数组
*/
public static void bubbleSortAdvanced(int[] array)
{
boolean swapFlag = true;
for (int i = 0; swapFlag && i < array.length - 1; ++i)
{
swapFlag = false;
for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; ++j)
{
if (array[j] > array[j + 1])
{
swap(array, j, j + 1);
if (!swapFlag)
{
swapFlag = true;
}
}
}
System.out.println("第 " + (i + 1) + " 轮:" + Arrays.toString(array));
}
}
}
结论:数组中的元素按照非递减顺序存储,排序结果正确。
package louis;
import java.util.Arrays;
public class BubbleSort
{
/**
* 交换数组中的两个元素
*
* @param array 一维数组
* @param firstIndex 待交换的第一个元素下标
* @param secondIndex 待交换的第二个元素下标
*/
public static void swap(int[] array, int firstIndex, int secondIndex)
{
int buffer = array[firstIndex];
array[firstIndex] = array[secondIndex];
array[secondIndex] = buffer;
}
/**
* 冒泡排序
*
* @param array 待排序的数组,也作为排序后的数组
*/
public static void bubbleSort(int[] array)
{
for (int i = 0; i < array.length - 1; ++i)
{
for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; ++j)
{
if (array[j] > array[j + 1])
{
swap(array, j, j + 1);
}
}
System.out.println("第 " + (i + 1) + " 轮:" + Arrays.toString(array));
}
}
/**
* 冒泡排序改进版
*
* @param array 待排序数组,也作为排序后的数组
*/
public static void bubbleSortAdvanced(int[] array)
{
boolean swapFlag = true;
for (int i = 0; swapFlag && i < array.length - 1; ++i)
{
swapFlag = false;
for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; ++j)
{
if (array[j] > array[j + 1])
{
swap(array, j, j + 1);
if (!swapFlag)
{
swapFlag = true;
}
}
}
System.out.println("第 " + (i + 1) + " 轮:" + Arrays.toString(array));
}
}
/**
* main 函数,进行测试。
*
* @param args 系统输入的参数
*/
public static void main(String[] args)
{
int[] array = new int[]{43, 32, 76, -98, 0, 64, 33, -21, 32, 99};
bubbleSort(array);
System.out.println("Bubble Sort 最终结果:" + Arrays.toString(array));
array = new int[]{43, 32, 76, -98, 0, 64, 33, -21, 32, 99};
bubbleSortAdvanced(array);
System.out.println("Bubble Sort Advanced 最终结果:" + Arrays.toString(array));
}
}
源代码文件已放至我的 Github 仓库中,如有需要请自行下载。
链接:Github(domagic):BubbleSort.