有一個衝動：重溫Python交換排序算法之冒泡排序

Python冒泡交換排序的思想

• 相鄰元素兩兩比較大小，有必要則交換。
• 元素越小或越大，就會在數列中慢慢的交換並“浮”向頂端，如同水泡咕嘟咕嘟往上冒。

排序算法，一般都實現爲就地排序，輸出爲升序；

• 擴大有序區，減小無序區。圖中紅色部分就是增大的有序區，反之就是減小的無序區
• 每一趟比較中，將無序區中所有元素依次兩兩比較，升序排序將大數調整到兩數中的右側
• 每一趟比較完成，都會把這一趟的最大數推倒當前無序區的最右側

Python冒泡排序算法v1.1

基本實現
思考時，將問題規模減小，一般2次不一定能找到規律，3次基本上可以看出規律。所以，我們思考時認
爲列表裏面就只有4個元素。

nums = [5, 1, 4, 2, 8] 

count= 0
swap_count =0
# 輔助評估算法： count表示比較的次數，count_swap表示交換的次數

for i in range(len(nums)-1):   # i 控制趟數

    # 本趟內兩兩比較，大數換到右邊-->>>

    for j in range(len(nums) -1 -i):
        count+=1

        if nums[j] > nums[j+1]:  # 只有大於才交換，小於等於就不用了
            nums[j],nums[j+1] = nums[j+1],nums[j]
            s_c +=1            
print(nums)
print("本版本問題：沒有考慮提前結束的情況，導致比較次數爲",count,"次")
print("本Python冒泡排序算法版本，交換次數",swap_count)


# 如果某一趟兩兩比較後沒有發生任何交換，說明什麼？

[1, 2, 4, 5, 8]
本版本問題：沒有考慮提前結束的情況，導致比較次數爲 10 次
本Python冒泡排序算法版本，交換次數 0

# nums = [5, 1, 4, 2, 8]
# nums = [1,2,3,4,5,6,7,8,9] # 冒泡排序算法優化demo1：
                    #如果兩兩從無交換，說明已經可以大團結
nums = [9,8,1,2,3,4,5,6,7]
flag = False
count= 0
swap_count =0
for i in range(len(nums)-1):   
    
    for j in range(len(nums) -1 -i):
        count+=1

        if nums[j] > nums[j+1]:
            nums[j],nums[j+1] = nums[j+1],nums[j]
            s_c +=1
            flag = True
        
    if not flag:  # 如果兩兩從無交換，說明已經可以大團結,的自然表達
        break

            
print(nums)
print("本版本問題：人工可以看到只需要比較21次就夠了，但是實際比較了：",count,"次")
print("本Python冒泡排序算法版本，交換次數",swap_count)

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
本版本問題：人工可以看到只需要比較21次就夠了，但是實際比較了： 36 次
本Python冒泡排序算法版本，交換次數 0

上面代碼合適嗎？假設的是每一趟，只要有一趟沒有發生交換，就可以認爲已經是目標順序了。要把標記放在 i 循環裏。

Python冒泡排序算法v1.2

# nums = [5, 1, 4, 2, 8]
# nums = [1,2,3,4,5,6,7,8,9] #  
                    # 
nums = [9,8,1,2,3,4,5,6,7]  # flag修正 demo
# flag = False  # 修正，flag在外面會導致變爲True之後，無法下次外循環中重置爲False
count= 0
swap_count =0
for i in range(len(nums)-1):   
    flag = False # 修正到這裏
    
    for j in range(len(nums) -1 -i):
        count+=1

        if nums[j] > nums[j+1]:
            nums[j],nums[j+1] = nums[j+1],nums[j]
            s_c +=1
            flag = True
        
    if not flag:  #  
        break

            
print(nums)
print("比較次數",count)
print("本Python冒泡排序算法版本，交換次數",swap_count)

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
比較次數 21
本Python冒泡排序算法版本，交換次數 0

Python交換排序算法之冒泡總結：

• 冒泡法需要數據一趟趟比較
• 可以設定一個標記判斷此輪是否有數據交換髮生，如果沒有發生交換，可以結束排序，如果發生交換，繼續下一輪排序。
• 最差的排序情況是，初始順序與目標順序完全相反，遍歷次數1,…,n-1之和n(n-1)/2
• 最好的排序情況是，初始順序與目標順序完全相同，遍歷次數n-1
• 時間複雜度O(n2) 。

Python冒泡排序算法變體

# nums = [5, 1, 4, 2, 8]
nums = [2,1,3,4,5,6,7,8,9] # 冒泡排序算法優化demo1：
                           #如果兩兩從無交換，說明已經可以大團結
flag = 1 
count = 0
swap_count = 0
for i in range(len(nums)-1):
    if flag == 0:
        break
    else:
        
        for j in range(len(nums) -1 -i):
            count+=1

            if nums[j] > nums[j+1]:
                nums[j],nums[j+1] = nums[j+1],nums[j]
                s_c +=1
                flag = 1
        
            
print(nums)
print("比較次數",count)
print("本Python冒泡排序算法版本，交換次數",swap_count)

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
比較次數 36
本Python冒泡排序算法版本，交換次數 0