冒泡排序及其Java实现

原创于 2024-09-20 09:15:00 发布 · 418 阅读

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冒泡排序及其Java实现

在计算机科学的浩瀚星空中，排序算法如同璀璨的星辰，指引着数据处理的方向。而在这些算法中，冒泡排序（Bubble Sort）无疑是最为基础且经典的一颗星。它简单易懂，适合初学者入门。今天，我们将深入探讨冒泡排序的原理，并通过Java代码实现这一算法。

冒泡排序的原理

冒泡排序的名字来源于其排序过程中元素逐步“冒泡”到数组顶端的过程。它是一种简单的交换排序，通过重复地遍历待排序的数组，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就交换它们的位置。这个过程会持续进行，直到没有需要交换的元素为止。

具体步骤

初始状态：假设有一个待排序的数组。
第一轮遍历：从数组的第一个元素开始，依次比较相邻的两个元素。如果前一个元素大于后一个元素，则交换它们的位置。这样一轮遍历下来，最大的元素会被“冒泡”到数组的末尾。
第二轮遍历：再次从数组的第一个元素开始，重复上述过程，但这次不再考虑已经排好序的最后一个元素。这样，次大的元素会被“冒泡”到倒数第二个位置。
重复上述过程：每一轮遍历都会将当前未排序部分的最大元素“冒泡”到正确的位置，直到整个数组有序。

复杂度分析

冒泡排序的时间复杂度为O(n^2)，其中n是数组的长度。虽然它的效率不高，但由于其简单性和稳定性，仍然在某些情况下被使用。

Java实现

接下来，我们将通过Java代码实现冒泡排序。代码分为两个部分：排序函数和测试函数。

排序函数

public class BubbleSort {
    public static void bubbleSort(int[] array) {
        int n = array.length;
        boolean swapped;
        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
            swapped = false;
            for (int j = 0; j < n - 1 - i; j++) {
                if (array[j] > array[j + 1]) {
                    // 交换array[j]和array[j + 1]
                    int temp = array[j];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                    swapped = true;
                }
            }
            // 如果没有发生交换，说明数组已经有序，提前结束
            if (!swapped) break;
        }
    }
}

测试函数

public class TestBubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
        System.out.println("排序前的数组：");
        printArray(array);

        BubbleSort.bubbleSort(array);

        System.out.println("排序后的数组：");
        printArray(array);
    }

    public static void printArray(int[] array) {
        for (int i : array) {
            System.out.print(i + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

代码解析

bubbleSort函数：这是实现冒泡排序的核心函数。它接收一个整数数组作为参数，并对其进行排序。外层循环控制遍历的轮数，内层循环进行元素的比较和交换。swapped变量用于标记当前轮次是否发生了交换，如果没有发生交换，说明数组已经有序，可以提前结束排序。
main函数：这是测试函数。我们定义了一个待排序的数组，并调用bubbleSort函数对其进行排序。排序前后，我们通过printArray函数输出数组的内容，以便观察排序效果。