面试 9：Java 玩转冒泡排序

面试 9：用 Java 实现冒泡排序

南尘的朋友们，新的一周好，原本打算继续讲链表考点算法的，这里姑且是卡一段。虽然在我们 Android 开发中，很少涉及到排序算法，因为基本官方都帮我们封装好了，但排序算法也是非常重要的，在面试中归并排序和快速排序一直为高频考点，但在学习它们之前，我们必须得先把三大基础算法学会，毕竟层层递进，方得始终嘛。

冒泡排序

冒泡排序恐怕是我们计算机专业课程上以第一个接触到的排序算法，也算是一种入门级的排序算法。它的基本思想是：两两比较相邻记录的关键字，如何反序则交换，直到没有反序的记录为止。

冒泡排序算法原理：

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。
持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

一次比较过程如图所示：

图片来源于网络

我们通常容易想到最简单的实现代码：

public class Test09 {

    private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }

    private static void printArr(int[] arr) {
        for (int anArr : arr) {
            System.out.print(anArr + " ");
        }
    }

    private static void bubbleSort(int[] arr) {
        if (arr == null)
            return;
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                if (arr[i] > arr[j])
                    swap(arr, i, j);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {6, 4, 2, 1, 8, 3, 7, 9, 5};
        bubbleSort(arr);
        printArr(arr);
    }
}

严格地讲，上面的算法并不是冒泡排序，因为它完全不符合两两相邻比较。它更应该是最最简单的就交换排序而已。它的思路是让每一个关键字，都和它后面的每一个关键字比较，如果大则交换，这样第一位置的关键字在一次循环后一定变成最小值。

我们不妨来看看正宗的冒泡排序算法。

public class Test09 {

    private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }

    private static void printArr(int[] arr) {
        for (int anArr : arr) {
            System.out.print(anArr + " ");
        }
    }

    private static void bubbleSort(int[] arr) {
        if (arr == null)
            return;
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            for (int j = 1; j < arr.length - i; j++) {
                if (arr[j - 1] > arr[j]) {
                    swap(arr, j - 1, j);
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {6, 4, 2, 1, 8, 3, 7, 9, 5};
        bubbleSort(arr);
        printArr(arr);
    }
}

上述代码是否完美了呢？答案是否定的，我们假设待排序的序列是 {2，1，3，4，5，6，7，8，9}，也就是说，除了第一和第二个关键字需要交换外，别的都应该是正常的顺序，当 i = 1 时，交换了 2 和 1 的位置，此时已经有序，但是算法依然不依不挠地将 i = 2 到 9 以及每一个内循环都执行了一遍，尽管没有交换数据，但之后的大量比较还是大大的多余了。所以我们完全可以设置一个标记位 isSort，当我们比较一次后都没有交换，则代表数组已经有序了，此时直接退出循环即可。

既然思路已经确定，那代码自然是很信手拈来了。

public class Test09 {

    private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }

    private static void printArr(int[] arr) {
        for (int anArr : arr) {
            System.out.print(anArr + " ");
        }
    }

    private static void bubbleSort(int[] arr) {
        if (arr == null)
            return;
        // 定义一个标记 isSort，当其值为 true 的时候代表已经有序。
        boolean isSort;
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            isSort = true;
            for (int j = 1; j < arr.length - i; j++) {
                if (arr[j - 1] > arr[j]) {
                    swap(arr, j - 1, j);
                    isSort = false;
                }
            }
            if (isSort)
                break;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {6, 4, 2, 1, 8, 3, 7, 9, 5};
        bubbleSort(arr);
        printArr(arr);
    }
}