lcg_magic算法笔记:冒泡排序

文章目录

  • 冒泡排序
    • 1. 思想
    • 2. 算法
    • 3. 代码
    • 4. 结果
    • 5. 疑问
    • 6. 改进
    • 7. 更新
    • 8. 比较
    • 9. 源码
    • 10. 文件

冒泡排序

1. 思想

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 n1 轮。
第 1 轮,针对 A [ 1 ] A[1] A[1] A [ n ] A[n] A[n] 元素进行排序;
第 2 轮,针对 A [ 1 ] A[1] A[1] A [ n − 1 ] A[n-1] A[n1] 元素进行排序;
……;
n − 1 n-1 n1 轮,针对 A [ 1 ] A[1] A[1] 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。

2. 算法

lcg_magic算法笔记:冒泡排序_第1张图片

3. 代码

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));
		}
	}
}

4. 结果

lcg_magic算法笔记:冒泡排序_第2张图片

结论:数组中的元素按照非递减顺序存储,排序结果正确。

5. 疑问

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!

6. 改进

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。

lcg_magic算法笔记:冒泡排序_第3张图片

7. 更新

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。

8. 比较

lcg_magic算法笔记:冒泡排序_第4张图片

9. 源码

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));
	}
}

10. 文件

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.

你可能感兴趣的:(#,Algorithms,算法,数据结构,java,排序算法,冒泡排序)