冒泡排序
基本介绍
冒泡排序的基本思想是:通过对待排序序列从前向后(从下标较小的元素开始),依次比较相邻的元素,若发现逆序则交换,使值较大的元素逐渐从前移向后部,就想水底下的气泡一样逐渐向上冒.
优化:
因为在排序过程中个元素不断接近自己正确的位置,如果一趟比较下来没有进行过交换,就说明序列有序,因此要在排序过程中设置一个flag判断元素是否进行过交换.从而减少不必要的比较.
图解
- 一共进行了arr.length - 1次循环
- 每一趟排序的次数在逐渐减少
- 如果发现在某趟排序中,没有发生一次交换,可以提前介绍冒泡排序.
代码实现
直观,分趟实现
public class BubbleSort {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {3, 9, -1, 10, 20};
System.out.println("原始数据:");
System.out.println(Arrays.toString(arr));
//第一趟
int temp = 0; // 用于交换的辅助变量
for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
System.out.println("第一趟排序后的结果:");
System.out.println(Arrays.toString(arr));
//第二趟
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 1; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
System.out.println("第二趟排序后的结果:");
System.out.println(Arrays.toString(arr));
//第三趟
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 2; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
System.out.println("第三趟排序后的结果:");
System.out.println(Arrays.toString(arr));
//第四趟
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 3; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
System.out.println("第四趟排序后的结果:");
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
}
原始数据:
[3, 9, -1, 10, 20]
第一趟排序后的结果:
[3, -1, 9, 10, 20]
第二趟排序后的结果:
[-1, 3, 9, 10, 20]
第三趟排序后的结果:
[-1, 3, 9, 10, 20]
第四趟排序后的结果:
[-1, 3, 9, 10, 20]
上面的代码,就是按照图解分析,分趟来完成的,直观显示了冒泡排序的原理,但是,如果数组非常大,那肯定是不能这样手动分趟完成的,观察上面的代码,我们发现一个规律,每趟修改的代码也就是for循环的第二个条件,而且还非常有规律,所以修改后的代码如下:
双重循环完成
public class BubbleSort {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {3, 9, -1, 10, 20};
System.out.println("原始数据:");
System.out.println(Arrays.toString(arr));
bubbleSort(arr);
}
private static void bubbleSort(int[] arr) {
int temp = 0;//用于交换的辅助变量
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
if (arr[j] > arr[j+1]){
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j+1];
arr[j+1] = temp;
}
}
System.out.printf("第%d次排序后的结果为:\n",i+1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
}
}
原始数据:
[3, 9, -1, 10, 20]
第1次排序后的结果为:
[3, -1, 9, 10, 20]
第2次排序后的结果为:
[-1, 3, 9, 10, 20]
第3次排序后的结果为:
[-1, 3, 9, 10, 20]
第4次排序后的结果为:
[-1, 3, 9, 10, 20]
但是,我们发现第3和4次排序的结果和第二次的一样,也就是说我们进行了一些不必要的排序
优化代码
因为在排序过程中个元素不断接近自己正确的位置,如果一趟比较下来没有进行过交换,就说明序列有序,因此要在排序过程中设置一个flag判断元素是否进行过交换.从而减少不必要的比较.
public class BubbleSort {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {3, 9, -1, 10, 20};
System.out.println("原始数据:");
System.out.println(Arrays.toString(arr));
bubbleSort(arr);
}
private static void bubbleSort(int[] arr) {
boolean flag = false; // 用于判断代码一趟是否进行过交换,没有则表示已经排好序了,可以提前结束程序了
int temp = 0;//用于交换的辅助变量
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
if (arr[j] > arr[j+1]){
flag = true;
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j+1];
arr[j+1] = temp;
}
}
if (!flag){
break;
}else {
flag = false; //这里还需要把flag设置为false,因为进入else的结果中,flag是true
}
System.out.printf("第%d次排序后的结果为:\n",i+1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
}
}
原始数据:
[3, 9, -1, 10, 20]
第1次排序后的结果为:
[3, -1, 9, 10, 20]
第2次排序后的结果为:
[-1, 3, 9, 10, 20]
因为进行了双重for循环,所以时间复杂度为 \(O(N^2)\)
