一、基本思想

冒泡排序是一种简单的排序算法,它也是一种稳定排序算法。其实现原理是重复扫描待排序序列,并比较每一对相邻的元素,当该对元素顺序不正确时进行交换。一直重复这个过程,直到没有任何两个相邻元素可以交换,就表明完成了排序。

 

二、用例

假设待排序序列为 (5,8,6,2,9,3),如果采用冒泡排序对其进行升序(由小到大)排序,则整个排序过程如下所示:

1) 第一轮排序,此时整个序列中的元素都位于待排序序列,依次扫描每对相邻的元素,并对顺序不正确的元素对交换位置,整个过程如图所示。

 

 

2) 第二轮排序,继续依次扫描每对相邻元素,对顺序不正确的元素对交换位置,整个过程如图所示。

 

 

 

3) 第三轮排序,此时待排序序列包含前 3 个元素,依次扫描每对相邻元素,对顺序不正确的元素对交换位置,整个过程如图所示。

 

 

 

4) 第四轮排序,此时待排序序列包含前 2 个元素,对其进行冒泡排序的整个过程如图所示。

 

 

 

5) 第五轮冒泡排序时,待排序序列中仅剩 1 个元素,无论再进行相邻元素的比较,因此直接将其并入已排序序列中,此时的序列就认定为已排序好的序列(如图所示)。

 

 

 

三、实现代码

 

c语言代码

 1 #include<stdio.h>
 2 #define N 5
 3 int list[N]={5,8,6,2,9};
 4 //交换位置函数
 5 void swap(int *a,int *b);
 6 //实现冒泡排序输出函数,输出实现的具体步骤
 7 void MpSort_test();
 8 //主函数
 9 int main(){
10     MpSort_test();
11     return 0;
12 }
13 void swap(int *a,int *b){
14     int temp = *a;
15     *a = *b;
16     *b = temp;
17 }
18 void MpSort_test(){
19     for (int i = 0; i < N; ++i) {
20         for (int j = 0; j + 1 < N - 1; ++j) {
21             //比较相邻的元素,当顺序有错时进行交换
22             if(list[j] > list[j+1]){
23                 swap(&list[j],&list[j+1]);
24             }
25         }
26         //输出本轮排序后的结果
27         printf("第%d轮冒泡排序:",i+1);
28         for (int j = 0; j < N; ++j) {
29             printf("%d",list[j]);
30         }
31         printf("\n");
32     }
33 }

 

java代码

 1 public class MpSort {
 2         public static void main(String[] args) {
 3             int[] arr={5,8,6,2,9,3};
 4             for (int i =1; i < arr.length;i++){
 5                 for (int j = 0; j < arr.length-i;j++){
 6                     if (arr[j]>arr[j+1]){
 7                         int temp = arr[j];
 8                         arr[j] = arr[j+1];
 9                         arr[j+1] = temp;
10                     }
11                 }
12 
13                 System.out.print("第"+i+"次排序:");
14                 for(int num:arr){
15                     System.out.print(num+" ");
16                 }
17                 System.out.println(" ");
18             }
19         }
20 }

 

四、算法分析

 

(1)由此可见:N个数字要排序完成,总共进行N-1趟排序,每i趟的排序次数为(N-i)次,所以可以用双重循环语句,外层控制循环多少趟,内层控制每一趟的循环次数

(2)冒泡排序的优点:每进行一趟排序,就会少比较一次,因为每进行一趟排序都会找出一个较大值。如上例:第一趟比较之后,排在最后的一个数一定是最大的一个数,第二趟排序的时候,只需要比较除了最后一个数以外的其他的数,同样也能找出一个最大的数排在参与第二趟比较的数后面,第三趟比较的时候,只需要比较除了最后两个数以外的其他的数,以此类推……也就是说,没进行一趟比较,每一趟少比较一次,一定程度上减少了算法的量。

(3)时间复杂度

   1.如果我们的数据正序,只需要走一趟即可完成排序。所需的比较次数C和记录移动次数M均达到最小值,即:Cmin=n-1;Mmin=0;所以,冒泡排序最好的时间复杂度为O(n)。

   2.如果很不幸我们的数据是反序的,则需要进行n-1趟排序。每趟排序要进行n-i次比较(1≤i≤n-1),且每次比较都必须移动记录三次来达到交换记录位置。在这种情况下,比较和移动次数均达到最大值:

 综上所述:冒泡排序总的平均时间复杂度为:O(n2) ,时间复杂度和数据状况无关。