图解：冒泡排序及其优化

一、什么是冒泡排序？

        冒泡排序（Bubble sort）,是一种较简单的排序算法。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端（升序或降序排列），就如同碳酸饮料中二氧化碳的气泡最终会上浮到顶端一样，故名“冒泡排序”。（PS：来源百度百科）

 二、算法原理（升序）

•  1、比较相邻的两个元素。若第一个比第二个大，交换位置，反之位置不变。
•  2、交换位置后，再与后面的一个两两比较。
•  3、针对所有元素重复以上动作，最后一个除外。

 举例来说：36,26,27,2,4,19,50,48 来说，会有多趟排序（size - 1），每一趟要排多次（size - k）,这里列举出第一趟：

 多趟排序的后的结果总结是这样的：

PS：这里留下一个思考，图里留了一个注意字样，在这里数组已经排序好了，但是还是会依次比较，你能想到什么方法优化吗？

它的动态执行过程如下动图所示：

PS：此动图来源于网络。

最坏时间复杂度	最好时间复杂度	空间复杂度	是否稳定
O(n^2)	O(n)	O(1)	稳定

三、代码实现

public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        // 直接定义一个数组
        int[] nums = {36,26,27,2,4,19,50,48};
        System.out.println("排序前的数组：" + Arrays.toString(nums));
        sort(nums);
        System.out.println("排序前的数组：" + Arrays.toString(nums));
    }

    /*
    * 对数组进行冒泡排序
    *
    * @param nums 需要排序的数组
    * */
    private static void sort(int[] nums) {
        // 数组长度 len
        int len = nums.length;
        // 临时变量 temp
        int temp = 0;
        // 外层循环控制排序趟数，len个进行len - 1趟
        for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
            System.out.println("第"+ (i + 1) +"趟：");
            // 内层循环控制比较的次数，第i趟比较i-1次
            for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++) {
                // 比较相邻的两个元素，若前面的数字大于后面的，交换位置
                if (nums[j] > nums[j+1]) {
                    temp = nums[j+1];
                    nums[j+1] = nums[j];
                    nums[j] = temp;
                }
             System.out.println("    "+"第"+ (j + 1) +"次：" + Arrays.toString(nums));
            }
        }
    }
}

        在这里插一嘴，想起来自己刚接触冒泡排序的时候，感觉那个时候的自己就是一个菜逼，哈哈哈哈哈，不理解两个for的意义，写了好几遍之后还是不理解，似懂非懂。对了，当时还对交换数据位置哪里每次写都要纠结好久，想着怎么交换呀，拿笔在纸上比划半年，才写出来，后来找到了一个小技巧：起手临时变量，中间半交叉，收尾临时变量。仅供参考，大佬勿喷（小声BB）

输出的结果：

        从运行的结果可以看出，从红色标记开始，后面的排序的已经是有序的，但是代码还是要往后面执行，因此说明代码是可以进行优化，这里你可以思考一下怎么去优化这个问题。

4、优化：

        增加一个标志位，当每次发生交换的时候，就进行标记，如果没有发生交换，不标记，也就是说此时数组已经有序，直接跳出循环，于此同时再记录一下最后一次交换元素的位置，即可完成对这个排序的优化。

代码如下所示：

public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        // 直接定义一个数组
        int[] nums = {36,26,27,2,4,19,50,48};
        System.out.println("排序前的数组：" + Arrays.toString(nums));
        sort(nums);
        System.out.println("排序前的数组：" + Arrays.toString(nums));
    }

    /*
     * 对数组进行冒泡排序
     *
     * @param nums 需要排序的数组
     * */
    private static void sort(int[] nums) {
        // 数组长度 len
        int len = nums.length - 1;
        // 记录最后一个交换的位置
        int pos = 0;
        // 临时变量 temp
        int temp = 0;
        // 外层循环控制排序趟数，len个进行len - 1趟
        for (int i = 0; i < nums.length - 1; i++) {
            System.out.println("第" + (i + 1) + "趟：");
            // 标记位
            boolean flag = true;
            // 内层循环控制比较的次数，第i趟比较i-1次
            for (int j = 0; j < len; j++) {
                // 比较相邻的两个元素，若前面的数字大于后面的，交换位置
                if (nums[j] > nums[j + 1]) {
                    temp = nums[j + 1];
                    nums[j + 1] = nums[j];
                    nums[j] = temp;
                    // 如果能走到这里说明有有元素交换，还不是有序的，标记为false
                    flag = false;
                    // 最后一次交换元素的位置
                    pos = j;
                }
                System.out.println("    第" + (j + 1) + "次：" + Arrays.toString(nums));
            }
            // 如果没有元素交换，直接跳出循环
            if (flag) {
                break;
            }
            // 把最后一次交换元素的位置赋值给len,即下一次比较到记录位置
            len = pos;
        }
    }
}

输出的结果：

        对于优化这块，我觉得并不具备普遍性，如果是在最坏的时间复杂度的情况下，优化与不优化输出的结果都是一样的，所以我们只需要了解冒泡的思想即可。另外加标志位这个思想在实际的开发中也很常用，需要我们多多思考。

---

水平有限，写的不好的地方，希望大家指出。如果你感觉这篇文章对你有帮助，点赞支持一下