數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法:冒泡排序

冒泡排序:它重復地走訪過要排序的元素列,依次比較兩個相鄰的元素,如果他們的順序(如從大到小、首字母從A到Z)錯誤就把他們交換過來。走訪元素的工作是重復地進行直到?jīng)]有相鄰元素需要交換,也就是說該元素列已經(jīng)排序完成。
每經(jīng)過一趟冒泡后,最大的數(shù)會浮到數(shù)組的最頂端(升序)。假設(shè)一個數(shù)組有n個數(shù),則經(jīng)過n-1趟冒泡后該數(shù)組就會被排好序。

冒泡排序的原理

冒泡排序算法原理如下:
1.比較相鄰的元素。如果第一個比第二個大,就交換他們兩個。
2.對每一對相鄰元素做同樣的工作,從開始第一對到結(jié)尾的最后一對。在這一點,最后的元素應(yīng)該會是最大的數(shù)。
3.針對所有的元素重復以上的步驟,除了最后一個。
4.持續(xù)每次對越來越少的元素重復上面的步驟,直到?jīng)]有任何一對數(shù)字需要比較

冒泡排序過程

假設(shè)有一個逆序數(shù)組5 ,4,3, 2, 1其冒泡排序的過程如下:


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算法實現(xiàn)

使用Java實現(xiàn)

public static void bubbleSort(int[] arr){
  if(arr == null || arr.length < 2)return;
  
  //一共有l(wèi)ength-1趟冒泡
  for(int i=1; i <= arr.length-1; i++){
    //每一趟有l(wèi)ength-i次比較
    for(int j =0; j<arr.length-i; j++){

        if(arr[j] > arr[j+1]){
          int temp = arr[j];
          arr[j] = arr[j+1];
          arr[j+1] = temp;
       }
    }
  }
}
時間復雜度

在最壞的情況下,就是逆序的時候需要進行n-1次的掃描,每次掃描需要進行n-i次的比較。關(guān)鍵字比較的次數(shù)Cmax = n(n-1)/2 = O(n2), 移動的次數(shù)Mmax = 3n(n-1)/2 = O(n2);
在最好的情況下,就是順序時候只需要1掃描就完成,進行0次交換。Cmin = n-1,
Mmin = 0。
平均時間復雜度O(n2);

算法穩(wěn)定性

冒泡排序就是把小的元素往前調(diào)或者把大的元素往后調(diào)。比較是相鄰的兩個元素比較,交換也發(fā)生在這兩個元素之間。所以,如果兩個元素相等,是不會再交換的;如果兩個相等的元素沒有相鄰,那么即使通過前面的兩兩交換把兩個相鄰起來,這時候也不會交換,所以相同元素的前后順序并沒有改變,所以冒泡排序是一種穩(wěn)定排序算法。

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