排序算法之冒泡排序詳解

1、基本介紹

 

冒泡排序（Bubble Sorting）的基本思想是：

通過對待排序序列從前向後（從下標較小的元素開始）,依次比較相鄰元素的值，若發現逆序則交換，使值較大的元素逐漸從前移向後部，就象水底下的氣泡一樣逐漸向上冒。

 

因爲排序的過程中，各元素不斷接近自己的位置，如果一趟比較下來沒有進行過交換，就說明序列有序，因此要在排序過程中設置

一個標誌flag判斷元素是否進行過交換。從而減少不必要的比較。(這裏說的優化，可以在冒泡排序寫好後，在進行)

 

2、演示冒泡過程的例子
 

假設原始數組：3, 9, -1, 10, 20

第一趟排序

(1)  3, 9, -1, 10, 20   // 如果相鄰的元素逆序就交換

(2)  3, -1, 9, 10, 20

(3)  3, -1, 9, 10, 20

(4)  3, -1, 9, 10, 20

 

第二趟排序

(1) -1, 3, 9, 10, 20   //繼續從第一、二個數開始比較，逆序就交換順序

(2) -1, 3, 9, 10, 20

(3) -1, 3, 9, 10, 20

 

第三趟排序

(1) -1, 3, 9, 10, 20

(2) -1, 3, 9, 10, 20

 

第四趟排序

(1) -1, 3, 9, 10, 20

 

小結冒泡排序規則：

(1)  一共進行 數組的大小-1 次大的循環

(2) 每一趟排序的次數在逐漸的減少

(3) 如果我們發現在某趟排序中，沒有發生一次交換， 可以提前結束冒泡排序。（這個就是優化點）

動圖演示：

3、代碼實現

按照我 演示冒泡排序的例子，寫出相對應的代碼：

public class BubbleSort {
	public static void main(String[] args) {
		int arr[] = { 3, 9, -1, 10, 20 };

		// 第一趟排序，就是將第一大的數排在倒數第一位
		for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 0; j++) { // 如果前面的數比後面的數大，則交換
			if (arr[j] > arr[j + 1]) {
				temp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = temp;
			}
		}
		System.out.println("第一趟排序後的數組");
		System.out.println(Arrays.toString(arr));

		// 第二趟排序，就是將第二大的數排在倒數第二位
		for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 1; j++) { // 如果前面的數比後面的數大，則交換
			if (arr[j] > arr[j + 1]) {
				temp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = temp;
			}
		}
		System.out.println("第二趟排序後的數組");
		System.out.println(Arrays.toString(arr));

		// 第三趟排序，就是將第三大的數排在倒數第三位
		for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 2; j++) { // 如果前面的數比後面的數大，則交換
			if (arr[j] > arr[j + 1]) {
				temp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = temp;
			}
		}
		System.out.println("第三趟排序後的數組");
		System.out.println(Arrays.toString(arr));

		// 第四趟排序，就是將第四大的數排在倒數第四位
		for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 3; j++) { // 如果前面的數比後面的數大，則交換
			if (arr[j] > arr[j + 1]) {
				temp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = temp;
			}
		}
		System.out.println("第四趟排序後的數組");
		System.out.println(Arrays.toString(arr));
	}
}

 將重複代碼合併，並優化代碼：

public class BubbleSort{
	public static void main(String[]args){ 
		int arr[]={3,9,-1,10,20}; 
		 
		System.out.println("排序前");
		System.out.println(Arrays.toString(arr));
		
		bubbleSort(arr);
		
		System.out.println("排序後");
		System.out.println(Arrays.toString(arr));
	}
	
	// 根據前面的排序規律，將冒泡排序封裝成一個方法 
	public static void bubbleSort(int[] arr) {
		// 冒泡排序 的時間複雜度 O(n^2)
		int temp = 0;// 臨時變量
		boolean flag = false;// 標識變量，表示是否進行過交換
		for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
			for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
				// 如果前面的數比後面的數大，則交換
				if (arr[j] > arr[j + 1]) {
					flag = true;
					temp = arr[j];
					arr[j] = arr[j + 1];
					arr[j + 1] = temp;
				}
			}
			if (!flag) {// 在一趟排序中，一次交換都沒有發生過
				break;
			} else {
				flag = false; // 重置 flag!!!, 進行下次判斷 
			}
		}
	}
}