Python排序算法之冒泡排序

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概念

冒泡排序是一种简单直观的排序算法；它重复的遍历要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复的进行直到不再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经过交换慢慢“浮”到数列的顶端。

算法步骤：

• 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。

• 对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。

• 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。

• 持续的对剩下的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

动图演示：

Array = [2, 11, 10, 5, 4, 13, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]

解析：

• 首先在以上该组数列中我们可以看到索引为 1 的元素 11 比索引为 2 的 10 要大，所以需要进行交换。

Array = [2, 11, 10, 5, 4, 13, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]

if Array[1] > Array[2]:
    
    Array[1], Array[2] = Array[2], Array[1]

print("交换完成之后的数组为：", Array)

交换完成之后的数组为：[2, 10, 11, 5, 4, 13, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]

• 接下来我们需要从第一对到最后一对做同样的事情，这样就可以将数列中的最大值移动到最后面，这里需要使用 for 循环进行完成。

Array = [2, 11, 10, 5, 4, 13, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]

for i in range(len(Array) - 1):
    print("第" + str(i + 1) + "次对比\t" + str(Array[i]) + "\t和\t" + str(Array[i + 1]) + "\t交换完成之后的数组为：")

    if Array[i] > Array[i + 1]:
        Array[i], Array[i + 1] = Array[i + 1], Array[i]
    print(Array)

第1次对比  2  和  11  交换完成之后的数组为：
[2, 11, 10, 5, 4, 13, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]
第2次对比  11  和  10  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 11, 5, 4, 13, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]
第3次对比  11  和  5  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 5, 11, 4, 13, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]
第4次对比  11  和  4  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 5, 4, 11, 13, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]
第5次对比  11  和  13  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 5, 4, 11, 13, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]
第6次对比  13  和  9  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 5, 4, 11, 9, 13, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]
第7次对比  13  和  7  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 5, 4, 11, 9, 7, 13, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]
第8次对比  13  和  8  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 5, 4, 11, 9, 7, 8, 13, 1, 12, 3, 6, 15, 14]
第9次对比  13  和  1  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 5, 4, 11, 9, 7, 8, 1, 13, 12, 3, 6, 15, 14]
第10次对比  13  和  12  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 5, 4, 11, 9, 7, 8, 1, 12, 13, 3, 6, 15, 14]
第11次对比  13  和  3  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 5, 4, 11, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 13, 6, 15, 14]
第12次对比  13  和  6  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 5, 4, 11, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 13, 15, 14]
第13次对比  13  和  15  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 5, 4, 11, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 13, 15, 14]
第14次对比  15  和  14  交换完成之后的数组为：
[2, 10, 5, 4, 11, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 13, 14, 15]

• 最后我们需要针对剩下的元素重复上面的步骤，直到排序完成，这里需要在外面嵌套一个 for 循环来检测数组中已经有几个元素已经排序完成。

Array = [2, 11, 10, 5, 4, 13, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]

for j in range(1, len(Array)):
    print("现在开始确定从后面数第" + str(j) + "个元素")
    for i in range(len(Array) - j):

        if Array[i] > Array[i + 1]:
            Array[i], Array[i + 1] = Array[i + 1], Array[i]
    print("排序完成的数组为：", Array)

现在开始确定从后面数第1个元素
排序完成的数组为：[2, 10, 5, 4, 11, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第2个元素
排序完成的数组为：[2, 5, 4, 10, 9, 7, 8, 1, 11, 3, 6, 12, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第3个元素
排序完成的数组为：[2, 4, 5, 9, 7, 8, 1, 10, 3, 6, 11, 12, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第4个元素
排序完成的数组为：[2, 4, 5, 7, 8, 1, 9, 3, 6, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第5个元素
排序完成的数组为：[2, 4, 5, 7, 1, 8, 3, 6, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第6个元素
排序完成的数组为：[2, 4, 5, 1, 7, 3, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第7个元素
排序完成的数组为：[2, 4, 1, 5, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第8个元素
排序完成的数组为：[2, 1, 4, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第9个元素
排序完成的数组为：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第10个元素
排序完成的数组为：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第11个元素
排序完成的数组为：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第12个元素
排序完成的数组为：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第13个元素
排序完成的数组为：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
现在开始确定从后面数第14个元素
排序完成的数组为：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]

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这里我们使用自定义函数来完成冒泡排序：

def bubble_Sort(arr):
    for i in range(1, len(arr)):
        for j in range(len(arr) - i):
            if arr[j] > arr[j + 1]:
                arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]
    return arr


Array = [2, 11, 10, 5, 4, 13, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]

print(bubble_Sort(Array))

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]

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如需了解每一步做了什么，请复制以下代码：

def bubble_Sort(arr, count):

    for i in range(1, len(arr)):

        print("现在数组中一共有" + str(len(arr) - i + 1) + "个元素需要进行排序，排序方式为：升序")

        for j in range(len(arr) - i):

            count += 1
            if arr[j] > arr[j + 1]:

                print("第\t" + str(count) + "\t次对\t" + str(arr[j]) + "\t和\t" + str(arr[j + 1]) + "\t进行对比，需要替换位置")

                arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]

                print("替换完成的数组为：", arr)
            else:
                print("第\t" + str(count) + "\t次对\t" + str(arr[j]) + "\t和\t" + str(arr[j + 1]) +
                      "\t进行对比，不需要替换位置，数组和上次没有变化")

    return arr


Array = [2, 11, 10, 5, 4, 13, 9, 7, 8, 1, 12, 3, 6, 15, 14]
Count = 0

print("现在有一个需要排序的数组：", Array)

print("排序完成，最终返回结果为：", bubble_Sort(Array, Count))

部分执行效果展示：

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