php算法之冒泡排序

算法思想

冒泡排序属于一种典型的交换排序。就是通过元素的两两比较,判断是否符合要求,如过不符合就交换位置来达到排序的目的。冒泡排序名字的由来就是因为在交换过程中,类似水冒泡,小(大)的元素经过不断的交换由水底慢慢的浮到水的顶端。

冒泡排序原理

  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
冒泡排序流程图.jpg

冒泡排序示例说明

将数组 10,1,35,61,89,36,55 进行排序

第一趟排序(找出最大值):

  1. 第一次排序:10和1比较,10大于1,交换位置      [1,10,35,61,89,36,55]
  2. 第二趟排序:10和35比较,10小于35,不交换位置  [1,10,35,61,89,36,55]
  3. 第三趟排序:35和61比较,35小于61,不交换位置  [1,10,35,61,89,36,55]
  4. 第四趟排序:61和89比较,61小于89,不交换位置  [1,10,35,61,89,36,55]
  5. 第五趟排序:89和36比较,89大于36,交换位置   [1,10,35,61,36,89,55]
  6. 第六趟排序:89和55比较,89大于55,交换位置   [1,10,35,61,36,55,89]
  7. 第一趟总共进行了六次比较,排序结果:[1,10,35,61,36,55,89]

第二趟排序(循环处理第一次处理的结果找出第二大的值):

  1. 第一次排序:1和10比较,1小于10,不交换位置  1,10,35,61,36,55,89
  2. 第二次排序:10和35比较,10小于35,不交换位置 1,10,35,61,36,55,89
  3. 第三次排序:35和61比较,35小于61,不交换位置 1,10,35,61,36,55,89
  4. 第四次排序:61和36比较,61大于36,交换位置   1,10,35,36,61,55,89
  5. 第五次排序:61和55比较,61大于55,交换位置   1,10,35,36,55,61,89
  6. 第二趟总共进行了5次比较,排序结果:1,10,35,36,55,61,89

第三趟排序:

  1. 第一次排序:1和10比较,1小于10,不交换位置  1,10,35,36,55,61,89
  2. 第二次排序:10和35比较,10小于35,不交换位置 1,10,35,36,55,61,89
  3. 第三次排序:35和36比较,35小于36,不交换位置 1,10,35,36,55,61,89
  4. 第四次排序:36和61比较,36小于61,不交换位置   1,10,35,36,55,61,89
  5. 第三趟总共进行了4次比较,排序结果:1,10,35,36,55,61,89
  6. 到目前位置已经为有序的情形了。

冒泡排序分析

  1. N个数字要排序完成,总共进行N-1趟排序,每i趟的排序次数为(N-i)次,所以可以用双重循环语句,外层控制循环多少趟,内层控制每一趟的循环次数

  2. 冒泡排序的优点:每进行一趟排序,就会少比较一次,因为每进行一趟排序都会找出一个较大值。如上例:第一趟比较之后,排在最后的一个数一定是最大的一个数,第二趟排序的时候,只需要比较除了最后一个数以外的其他的数,同样也能找出一个最大的数排在参与第二趟比较的数后面,第三趟比较的时候,只需要比较除了最后两个数以外的其他的数,以此类推……也就是说,没进行一趟比较,每一趟少比较一次,一定程度上减少了算法的量。

php代码实现

<?php 
$arr = [10,1,35,61,89,36,55];
/**
 * [bubbleSort 冒泡排序]
 * @url示例:
 * @DateTime:2020-03-29
 * @逻辑:
 * @param    [type] $arr [排序的数组]
 * @return   [type]      [排序完成的数组]
 */
function bubbleSort($arr)
{
    $len=count($arr);
    for ($i = 1; $i < $len; $i++) {
        for ($k = 0; $k < $len - $i; $k++) {
            if ($arr[$k] > $arr[$k + 1]) {
                $tmp = $arr[$k+1];
                $arr[$k+1] = $arr[$k];
                $arr[$k] = $tmp;
            }
        }
    }
    return $arr;
}
echo '<pre>';
$result = bubbleSort($arr);
var_dump($result);

冒泡排序优化

针对问题

数据的顺序排好之后,冒泡算法仍然会继续进行下一轮的比较,直到arr.length-1次,后面的比较没有意义的

方案

设置标志位flag,如果发生了交换flag设置为true;如果没有交换就设置为false。这样当一轮比较结束后如果flag仍为false,即:这一轮没有发生交换,说明数据的顺序已经排好,没有必要继续进行下去

php优化之后

<?php 
$arr = [10,1,35,61,89,36,55];
/**
 * [bubbleSort 冒泡排序]
 * @url示例:
 * @DateTime:2020-03-29
 * @逻辑:
 * @param    [type] $arr [排序的数组]
 * @return   [type]      [排序完成的数组]
 */
function bubbleSort($arr)
{
    $len=count($arr);
    $flag=null; //设置交换标识
    for ($i = 1; $i < $len; $i++) {
        $flag = false;
        for ($k = 0; $k < $len - $i; $k++) {
            if ($arr[$k] > $arr[$k + 1]) {
                $tmp = $arr[$k+1];
                $arr[$k+1] = $arr[$k];
                $arr[$k] = $tmp;
                $flag = true;
            }
        }
        if(!$flag) break;
    }
    return $arr;
}
echo '<pre>';
$result = bubbleSort($arr);
var_dump($result);
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