冒泡排序,是指计算机的一种排序方法,它的时间复杂度为O(n^2),虽然不及堆排序、快速排序的O(nlogn,底数为2),但是有两个优点:1.“编程复杂度”很低,很容易写出代码;2.具有稳定性,这里的稳定性是指原序列中相同元素的相对顺序仍然保持到排序后的序列,而堆排序、快速排序均不具有稳定性。不过,一路、二路归并排序、不平衡二叉树排序的速度均比冒泡排序快,且具有稳定性,但速度不及堆排序、快速排序。冒泡排序是经过n-1趟子排序完成的,第i趟子排序从第1个数至第n-i个数,若第i个数比后一个数大(则升序,小则降序)则交换两数。
(冒泡排序有正向冒泡,也有反向冒泡,原理都一样,只不过在排序的时候,前者是将最小的数前移,后者是将最大的数后移。本文以正向冒泡为主)
冒泡排序的基本概念是:依次比较相邻的两个数,将大数放在前面,小数放在后面。即首先比较第1个和第2个数,将大数放前,小数放后。然后比较第2个数和第3个数,将大数放前,小数放后,如此继续,直至比较最后两个数,将大数放前,小数放后,此时第一趟结束,在最后的数必是所有数中的最小数。重复以上过程,仍从第一对数开始比较(因为可能由于第2个数和第3个数的交换,使得第1个数不再大于第2个数),将大数放前,小数放后,一直比较到最小数前的一对相邻数,将大数放前,小数放后,第二趟结束,在倒数第二个数中得到一个新的最小数。如此下去,直至最终完成排序。
排序过程
设想被排序的数组R[1..N]垂直竖立,将每个数据元素看作有重量的气泡,根据轻气泡不能在重气泡之下的原则,从下往上扫描数组R,凡扫描到违反本原则的轻气泡,就使其向上"漂浮",如此反复进行,直至最后任何两个气泡都是轻者在上,重者在下为止。
代码示例:
//冒泡排序 #include<iostream> using namespace std; void BubbleSort(int *a,int n){ for(int i=0;i<n;i++)//从第一个元素开始,不断的缩小待排序的序列 for(int j=n;j>i;j--)//反向检测,检测是否逆序 if(a[j] < a[j-1])//条件判断是否需要逆序 swap(a[j-1],a[j]);//交换两数 } void main(){ int a[]={44,3,1,4,6,53,5}; BubbleSort(a,6); for(int i=0;i<7;i++) cout<<a[i]<<" "; cout<<endl; }
( n - 1) + ( n - 2 ) + ( n - 3 ) + ( n - 4 ) + ...+ 2 + 1 = n ( n - 1 ) / 2 = O( n ^ 2) .
从排序的执行过程中我们可以看到基本的起泡排序的数据比较次数与输入序列中待排序元素的起始排序有关,但数据的交换次数与各待排序元素的初始位置排列有关,它与逆序的发生有关,最好的情况是可能一次也不交换,最差的情况下,每次比较都需要交换。
我们可以考虑对起泡排序算法的改进。具体的某一个待排序元素序列可能不需要执行n - 1 次趟 排序就能全部排好。为此 ,我们可以再算法中加上一个标记 flag ,用来标示本趟起泡结果是否发生了逆序 和 交换 。如果没有发生交换,则 flag = false ,表示全部的元素都已经排好了,可以进行终止处理,否则继续进行排序。
改进后的代码如下:
//冒泡排序 #include<iostream> using namespace std; void BubbleSort(int *a,int n){ bool flag; for(int i=0;i<n;i++)//从第一个元素开始,不断的缩小待排序的序列 { flag = true; for(int j=n;j>i;j--)//反向检测,检测是否逆序 if(a[j] < a[j-1])//条件判断是否需要逆序 { swap(a[j-1],a[j]);//交换两数 flag = false; } if(flag == true) return ; } } void main(){ int a[]={44,3,1,4,6,53,5}; BubbleSort(a,6); for(int i=0;i<7;i++) cout<<a[i]<<" "; cout<<endl; }