图文并茂，5分钟学习十大排序算法 —— 冒泡排序与选择排序

十大排序算法之冒泡排序与选择排序

排序算法是计算机科学中最基本的算法之一，它们在各种应用场景中都有广泛的应用。本文将介绍十大排序算法中的前两种：冒泡排序和选择排序，并通过Java代码实现它们。

1. 冒泡排序（Bubble Sort）

冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地遍历要排序的列表，比较相邻的元素并交换它们的位置，直到整个列表排序完成。冒泡排序的名字来源于较小的元素会像气泡一样逐渐“浮”到列表的顶端。

1.1 算法步骤

1. 从列表的第一个元素开始，比较相邻的两个元素。
2. 如果前一个元素大于后一个元素，则交换它们的位置。
3. 对列表中的每一对相邻元素重复上述步骤，直到列表末尾。
4. 重复上述步骤，直到没有元素需要交换，即列表已经排序完成。

1.2 Java代码实现

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

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
        bubbleSort(arr);
        System.out.println("排序后的数组:");
        for (int i : arr) {
            System.out.print(i + " ");
        }
    }
}

1.3 时间复杂度

• 最好情况：O(n)（当列表已经有序时）
• 最坏情况：O(n^2)（当列表完全逆序时）
• 平均情况：O(n^2)

2. 选择排序（Selection Sort）

选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是每次从未排序的部分中选择最小（或最大）的元素，将其放到已排序部分的末尾。选择排序的主要优点是其简单性，但在大规模数据集上性能较差。

2.1 算法步骤

1. 在未排序序列中找到最小（或最大）的元素，存放到排序序列的起始位置。
2. 从剩余未排序元素中继续寻找最小（或最大）的元素，放到已排序序列的末尾。
3. 重复上述步骤，直到所有元素均排序完毕。

2.2 Java代码实现

public class SelectionSort {
    public static void selectionSort(int[] arr) {
        int n = arr.length;
        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
            int minIndex = i;
            for (int j = i + 1; j < n; j++) {
                if (arr[j] < arr[minIndex]) {
                    minIndex = j;
                }
            }
            // 交换arr[i]和arr[minIndex]
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[minIndex];
            arr[minIndex] = temp;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {64, 25, 12, 22, 11};
        selectionSort(arr);
        System.out.println("排序后的数组:");
        for (int i : arr) {
            System.out.print(i + " ");
        }
    }
}

2.3 时间复杂度

• 最好情况：O(n^2)
• 最坏情况：O(n^2)
• 平均情况：O(n^2)

总结

冒泡排序和选择排序虽然简单易懂，但在处理大规模数据时效率较低。它们适合用于小规模数据或作为学习排序算法的入门示例。在后续的博客中，我们将继续介绍其他更高效的排序算法。

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参考文献：

• 《算法导论》
• GeeksforGeeks

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