排序算法学习02_冒泡排序

冒泡排序


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

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

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