C语言和Java之冒泡排序编程、简单分析

C语言和Java之冒泡排序编程、分析

名字由来：
冒泡排序（Bubble Sort），是一种计算机科学领域的较简单的排序算法。
它重复地走访过要排序的元素列，依次比较两个相邻的元素，如果顺序（如从大到小、首字母从Z到A）错误就把他们交换过来。走访元素的工作是重复地进行直到没有相邻元素需要交换，也就是说该元素列已经排序完成。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”。

排序原理：

1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个；
2. 对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数；
3. 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个；
4. 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。
   总之，从第一个数开始，依次往后比较，如果前面的数比后面的数大就交换，否则不作处理。这就类似烧开水时，壶底的水泡往上冒的过程。

算法分析：

1. 时间复杂度分析
   若文件的初始状态是正序的，一趟扫描即可完成排序。所需的关键字比较次数C和记录移动次数M均达到最小值：；
   ；因此最好时间复杂度为O(n);
   若初始文件是反序的，需要进行n-1趟排序。每趟排序要进行n-i次关键字的比较(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：;因此最坏时间复杂度为O(n2);
   综上，因此冒泡排序总的平均时间复杂度为O(n2) 。

2. 算法稳定性分析
   冒泡排序就是把小的元素往前调或者把大的元素往后调。比较是相邻的两个元素比较，交换也发生在这两个元素之间。所以，如果两个元素相等，是不会再交换的；如果两个相等的元素没有相邻，那么即使通过前面的两两交换把两个相邻起来，这时候也不会交换，所以相同元素的前后顺序并没有改变，所以冒泡排序是一种稳定排序算法。

源程序参考：

C语言：

/*本段简短程序以“8个正整数升序排列”为例*/ 
#include<stdio.h>
int main()
{
	int a[8];           //定义数组 
	int m,n,i;
	printf("请输入8个正整数:\n");
	for(i=0;i<8;i++)   //利用for循环将要比较的8个正整数存入数组中，以用于后续参加排序 
	{
		scanf("%d",&a[i]);
	}
	for(m=0;m<7;m++)   //进行7次循环 实现7趟比较
	for(i=0;i<7-m;i++) //每一趟中进行7-m次比较
	if(a[i]>a[i+1])    //邻两个数比较,判断是否进行“换位”操作 
	{
		n=a[i];
		a[i]=a[i+1];
		a[i+1]=n;	
	}
	printf("升序排列结果为:\n");
	for(i=0;i<8;i++)  //for循环打印输出排序后结果 
	{
	    printf("%d",a[i]);
        printf("\n");
	} 
 } 

运行测试界面：

Java语言：

/*本段简短程序以“8个正整数升序排列”为例*/ 
import java.util.Scanner;
public class 冒泡排序 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr=new int[8];
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入8个数字:");
        for(int i=0;i<8;i++)   
        {
        	arr[i]=sc.nextInt();  //键盘输入8个数字存放在数组中；
        }    
        System.out.println("排序前是:");//调用方法，输出排序前的数组；        
        arrayPrint(arr);
        bubbleSort(arr);   //调用方法
        System.out.println("排序后是:");
        arrayPrint(arr);
    }
     //冒泡法排序方法：
    public static void bubbleSort(int[] arr)
    {
        for(int x=0;x<arr.length-1;x++)//控制次数，循环长度-1次
        {
            for(int y=0;y<arr.length-1-x;y++)
            {
                if(arr[y]>arr[y+1])
                {
                    int temp=arr[y];
                    arr[y]=arr[y+1];
                    arr[y+1]=temp;
                }
            }
        }
    }
      //遍历数组方法，输出数组：
    public static void arrayPrint(int[] arr)
    {
        System.out.print("[");
        for(int i=0;i<arr.length;i++)
        {
            if(i==arr.length-1){
                System.out.print(arr[i]);
            }
            else
                System.out.print(arr[i]+", ");
        }
        System.out.println("]");
    }
}

运行测试界面：

分析及总结：

冒泡排序分从大到小和从小到大两种排序方式。它们的唯一区别就是两个数交换的条件不同，从大到小排序是前面的数比后面的小的时候交换，而从小到大排序是前面的数比后面的数大的时候交换。本篇文章以“8个正整数升序排列”为例”，降序原理一样，简单改写程序即可实现。