冒泡是指相邻两个元素交换位置(这意味着如果元素已经是按所需顺序排好,那么就无需冒泡)如果是将元素从小到大排序,每轮元素比较后会让无序区最大的元素"冒泡到"有序区,就像水中大泡最先浮出表面,冒泡排序法一开始假设待排序区全部为无序区,有序区为空,每轮从无序区冒泡出当前无序区的一个最值元素到有序区(每轮都会逐位比较当前无序区的相邻元素并作冒泡操作),直到无序区为空,所有待排序区都为有序区。
1、最简单实现(最粗糙的冒泡排序,从无序区一轮一轮地比较,不管当前无序区是不是已经是有序状态)
//用冒泡排序对元素按照从小到大顺序排序
#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
int array[] = {1, 5, 3, 4, 7, 6, 9, 8, 2, 0};
int size = sizeof(array)/sizeof(array[0]);//计算元素个数
int tmp = 0;
printf("排序前:");
for(int i = 0; i < size ; i++)
{
printf("%d ",array[i]);
}
printf("\n");
for(int i = 0; i < size - 1; i++)
{
//每轮无序区的临界值是size -1 -i,如果实在忘记了,可以用一些简单数据进行推导
for(int j = 0; j < size - 1 - i; j++)
{
//比较相邻元素大小,如果前一个元素大于后一个元素,则交换位置
if(array[j] > array[j + 1])
{
tmp = array[j];
array[j] = array[j + 1];
array[j + 1] = tmp;
}
}
}
printf("排序后:");
for(int i = 0; i < size; i++)
{
printf("%d ",array[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
代码中每轮无序区的临界值,可以用以下简单数据9,1,6,2进行推导
轮次 i (最大值是size -1) | 数据 |
第一次比较交换结果 j = 0 |
第二次比较交换结果 j = 1 |
第三次比较交换结果 j = 2 |
本轮结果 (每次需要进行size - i 次比较) |
1 |
9 1 6 2 无序区:9 1 6 2 有序区:空 |
(比较相邻9和1) 1 9 6 2 |
(比较相邻9和6) 1 6 9 2 |
(比较相邻9和2) 1 6 2 9 |
1 6 2 9 (经过3次相邻数据比较,最大j = 2) |
2 |
1 6 2 9 无序区:1 6 2 有序区:9 |
(比较相邻1和6) 1 6 2 9 |
(比较相邻6和2) 1 2 6 9 |
/ |
1 2 6 9 (无序区经过2次相邻数据比较,最大 j = 1) |
3 |
1 2 6 9 无序区:1 2 有序区:6 9 |
(比较相邻1和2) 1 2 6 9
| / | / |
1 2 6 9 (无序区经过1次相邻数据比较,最大 j = 0) |
2、设置条件提前结束冒泡
假如待排序区一开始就是有序的,那么按照以上实现方式,仍然会逐轮比较相邻元素,一直做无意义的比较,其实只要任何一轮中没有进行元素的交换,那么就可以确定所有元素已经按照要求的顺序排列了,不必再进行下一轮的比较了。
以下是C语言的实现,使用了int类型的isExchanged,因为C语言没有bool类型,C++里可以使用bool类型的。
#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
int array[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
int size = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
int tmp = 0;
printf("排序前:");
for(int i = 0; i < size; i++)
{
printf("%d ",array[i]);
}
printf("\n");
int isExchanged = 0; //添加一个变量记录本轮是否进行了相邻元素交换的操作
int i = 0;
for(; i < size - 1; i++)
{
isExchanged = 0; //初始化isExchanged = 0;
for(int j = 0; j < size - 1 -i; j++)
{
if(array[j] > array[j + 1])
{
tmp = array[j];
array[j] = array[j + 1];
array[j + 1] = tmp;
isExchanged = 1; //记录当前有交换
}
}
if(!isExchanged) //如果本轮结束时没有元素交换,则退出循环
{
printf("第%d轮时已经是有序了\n", i);
break;
}
}
printf("排序后:");
for(int i = 0; i < size; i++)
{
printf("%d ",array[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}