排序算法学习02_冒泡排序

冒泡排序

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学习目标：掌握冒泡排序算法的原理和思想

一、前提知识

  排序算法概念、时间复杂度。可前往此网址 排序算法学习01_算法基础介绍阅读

二、冒泡排序介绍

       冒泡排序是属于交换排序中的一种简单的排序，它会重复地走访要排序的数列，比较时，一次比较两个元素，如果符合条件则交换，每经历一次重复访问，数列中所有元素都会接近自己的位置，且必然有一个元素是已经排列完的。
  该算法名字的由来也是因为这个，在一次排列中，所有元素慢慢靠近自己的位置，就像水底下的气泡逐渐往上冒一样

三、冒泡排序设计思想

  通过介绍我们了解，冒泡排序每要排序一次时都会重复走访要排序的元素也就是说

• 需要控制两个循环，最里层的循环用来实现访问要排序的元素，最外层则是一个决定重复执行几次

比较时一次比较两个元素，则

• 只需要一个临时变量来辅助交换

每进行一次重复访问，数列中最后一个元素肯定是最大/最小的，那么

• 我们就不需要再判断到已经排序好的后面的元素了

四、冒泡排序实例

要求对以下这个数列进行递增排序：{3，2，5，1，7，9，8}

package com.migu.sortingAlgorithm;

/**
 *冒泡排序
 */
public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        int a[] = {3,2,5,1,7,9,8};
        
        // 数列有7个元素，那么根据冒泡算法该数列需要重复执行6次，即可让所有元素都排序到所规定位置，所以对其-1
        for(int i = 0;i < a.length-1;i++){         
            // 为什么(a.length-1)，我们这是通过数组的来比较，在比较时是通过数组索引+1。只需判断到倒数第二位，即可得到倒数第一位
            // 否则数组越界会产生ArrayIndexOutOfBoundsException
            // 不需要再判断已经排序好的元素了，所以可以减去-i
            for(int j = 0;j < (a.length-1)-i;j++){
                if(a[j] > a[j+1]){
                    int temp = a[j]; // 建立临时变量来辅助操作，保存谁都可以，达成交换目的即可
                    a[j] = a[j+1];
                    a[j+1] = temp;
                }
            }
        }

        for(int i : a){
            System.out.printf("%d ",i);
        }
    }
}

输出：

在这里插入图片描述

五、冒泡排序的优化

  通过介绍我们了解，冒泡排序会重复访问要排序数列，那么如果它某一次在重复访问时，并没有产生排序，那就说明，该数列已是有序的，不需要再对他进行重复的排序。所以我们可以加一个标记

package com.migu.sortingAlgorithm;
/**
 *冒泡排序优化
 */
public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        int a[] = {3,2,5,1,7,9,8};
        boolean flag = true;  // 用于标记
        for(int i = 0;i < a.length;i++){        
            for(int j = 0;j < (a.length-1)-i;j++){
                if(a[j] > a[j+1]){
                    int temp = a[j];
                    a[j] = a[j+1];
                    a[j+1] = temp;
                    flag = false;   // 当在某一次循环中，并没有执行到此代码，则可以提前结束排序
                }
            }
            if(flag == false){
                flag = true;   // 再次置位true，来看看下一次循环是否还变成false，如果没有则Over
            }else {
                break;
            }
        }
        // 遍历排序后的循环
        for(int i : a){
            System.out.printf("%d ",i);
        }
    }
}

六、冒泡排序的时间复杂度

  讨论一个算法的时间复杂度，一般都是看最坏的情况：

​  通过代码可直接看出，冒泡排序算法的时间复杂度为O(n^2)
  如果你看不出来的话，试想当数组的元素为1000个时，里层的循环是否要重复遍历1000次，则1000^2为100万，就算慢慢减去已遍历完的值，最坏的情况是否大概需要执行50多万次。

  如果运气好到爆棚的话，就是线性阶了也就是O(n)，不过你觉得在实际开发中可能吗~~~~

七、总结

  使用冒泡排序算法每进行一次重复访问排序时，数列中所有元素都会逐渐接近自己所需处的位置【朝数列末尾靠近】，且必然有一个元素是已经排列完的