排序算法篇_冒泡排序法

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一笑小先生
2018.01.28 23:16* 字数 1176
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  冒泡排序法(Bubble Sort)是所有排序算法中最简单、最基本的一种。冒泡排序法的思路就是交换排序,通过相邻数据的交换来达到排序目的。

冒泡排序算法

冒泡排序算法通过多次比较和交换来实现排序,其排序流程如下:

  1. 对数组中的各数据,依次比较相邻的两元素的大小。
  2. 如果前面的数据大鱼后面的数据,就交换这两个数据。经过第一轮的多次比较排序后,变可把最小的数据排好。
  3. 再用同样的方法把剩下的数据逐个进行比较,最后便可按照从小到大的顺序排好数组各数据的顺序。

  为了更清晰地理解冒泡排序算法的执行过程,这里我们举一个实际数据的例子来一步步的执行冒泡排序算法。对于五个整型数据 118、101、105、127、112,这是一组无序的数据。对其执行冒泡排序的过程,如下图所示。冒泡排序算法执行步骤如下:

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  1. 第1次排序,从数组的尾部开始向前依次比较。首先是127和112比较,由于127大于112,因此将数据112向上移动一位;同理,118和101比较,将数据101向前移动一位。此时排序后的数据为 101、118、105、112、127.
  2. 第2次排序,从数组的尾部开始向前依次比较。由于105和118比较,可以将数据105向前移动一位。此时排序后的数据为 101、105、118、112、127.
  3. 第3次排序,从数组的尾部开始向前依次比较。由于 112 和 118 比较,可以将数据118向前移动一位。此时排序后的数据为 101、105、112、118、127。
  4. 第4次排序,此时,各个数据已经按顺序排列好,所以无需再进行数据交换,最终排序的结果为:101、105、112、118、127。

  从上面的列子,可以非常直观的了解到冒泡排序算法的执行过程。整个排序过程可以形象的类似于水泡的浮起过程,故因此而得名。冒泡排序算法对 N 个数据进行排序时,无论元数据有无顺序,都要进行 N-1步的中间排序。这种排序方法思路简单直观,但是缺点就是执行的步骤有点长,效率不是很高。

  一种改进的方法,就是在每次中间排序后,比较一下数据是否已经按照顺序排列完成。如果排列完成则退出排序过程,否则就继续进行冒泡排序。这样,对于数据比较有规则的,可以加速算法执行过程。

冒泡排序算法的示例代码如下:


void bubbleSort(int[] datas) {
        int temp;
        for (int i = 1; i < datas.length; i++) {
            for (int j = 0; j < datas.length - i; j++) {
                if (datas[j] > datas[j + 1]) {
                    temp = datas[j];
                    datas[j] = datas[j + 1];
                    datas[j + 1] = temp;
                }
            }
            System.out.print("第" + i + "步排序结果:");
            for (int k = 0; k < datas.length; k++) {
                System.out.print(" " + datas[k]);
            }
            System.out.print("\n");
        }
    }

  在这里,输入参数datas一般为一个数组的首地址。待排序的原数据便保存在数组 datas中,程序中通过两层循环来对数据进行冒泡排序。我们可以结合前面的冒泡排序算法加深理解。

冒泡排序算法实例

  有了前面的冒泡排序算法的基本思想和算法之后。这里通过一个完整的例子说明冒泡排序法在整型数组中的应用,程序代码如下:


public class BubbleSort {

    static final int SIZE = 10;

    public static void bubbleSort(int[] datas) {
        int temp;
        for (int i = 1; i < datas.length; i++) {
            for (int j = 0; j < datas.length - i; j++) {
                if (datas[j] > datas[j + 1]) {
                    temp = datas[j];
                    datas[j] = datas[j + 1];
                    datas[j + 1] = temp;
                }
            }
            System.out.print("第" + i + "步排序结果:");
            for (int k = 0; k < datas.length; k++) {
                System.out.print(" " + datas[k]);
            }
            System.out.print("\n");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] datas = new int[SIZE];
        int i;
        for (i = 0; i < SIZE; i++) {
            datas[i] = (int) (100 + Math.random() * (100 + 1));
        }
        System.out.print("排序前的数组为:\n");
        for (i = 0; i < SIZE; i++) {
            System.out.print(datas[i] + " ");
        }
        System.out.print("\n");
        bubbleSort(datas);
        System.out.print("排序后的数组为:\n");
        for (i = 0; i < SIZE; i++) {
            System.out.print(datas[i] + " ");
        }
    }
}    

  在这里,程序定义符号常亮SIZE,用于表示需要排序的整型数组的大小。在主方法中,首先定义一个整型数组,对数组进行随机初始化,并输出数组内容。接着调用冒泡排序算法的方法对数组排序。最后,输出排序后的数组。

  程序的执行结果如下图所示。这里,显示了每一步的排序结果。从中可以看出从第六步开始,便已经完成对数据的排序,但算法还是进行了后续的比较步骤。通过前面的说明,加入判断部分,使其尽早的将诶书排序过程,从而提高执行效率。

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数据结构与算法
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