排序算法-冒泡排序(优化)

本文深入探讨了冒泡排序算法,一种经典的排序方法,虽然其时间复杂度为O(n^2),但在特定场景下仍具有效用。文章详细介绍了冒泡排序的过程,包括如何通过添加标志位进行优化,以避免不必要的排序操作。此外,还解释了排序算法的稳定性概念,以帮助初学者理解算法特性。

排序算法在编程中起到非常大的作用,冒泡排序是其中比较经典的算法。虽然效率不高,但是每个算法都有适合的场景。冒泡排序就是在排序过程中相邻元素不断交换,看起来向元素冒泡一样。那我们就可以通过添加一个标志位来对冒泡排序进行优化处理。因为,在某一次排序的过程中可能需要排序的数组已经是有序的了,在这个时候我们就可以通过标志位判断直接跳出循环。

冒泡排序:
时间复杂度是O(n2)
最好情况O(n)
最坏情况O(n2)
空间复杂度 O(1)

排序方式不占用额外内存,冒泡算法是稳定的。在这有些刚刚接触排序算法的朋友可能不知道稳定的意思,我就简单的给大家解释一下。比如说:在int [] arr = {1,2,5,1}数组中,经过排序后原来两个1的顺序没有发生变化 。int[] arr={1,1,2,5}第一个1还是在第二个1的前面,就是稳定的,反之就是不稳定的。

以从小到大为例展示冒泡排序过程
在这里插入图片描述
图中红色的数字,表示已经确定大小不需要在进行排序的数字。看到这大家应该可明显的看出可以优化的地方,明明在第三趟排序的时候已经整个数组已经排好序了,但是还是会一直执行到第四趟结束。
从上图我们还可以发现,冒泡排序一共需要进行排序个数 -1次排序,而且每一趟排序的次数在逐渐减少。

核心代码

public static void bubbleSort(int[] arr){
        //临时变量
        int temp = 0;
        //标志位
        boolean flag = false;
        //第一个for循环表示排序的次数
       for (int i = 0; i < arr.length -1; i++) {
           //第二个for循环表示 数组内元素需要排序的次数
           for (int j = 0; j < arr.length -1 -i; j++) {
            if (arr[j] > arr[j+1]){
                //表示发生了交换
                flag = true;
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j+1] = temp;
            }
           }
           if (!flag){
               break;
           }else {
               //重置标志位
               flag = false;
           }
       }
   }
冒泡排序是一种简单但效率较低的排序算法,它逐个比较相邻的元素并交换位置,直到将最大的元素推到最后。为了优化冒泡排序的效率,可以采取以下几种方法: 1. 设置标志位:在一次完整的冒泡排序过程中,如果没有发生任何元素交换,说明已经排好序了,可以提前结束排序。 2. 减少比较次数:每次冒泡排序都会将最大的元素推到最后,下一轮排序时可以减少比较的次数,因为已经有序的元素需要再比较。 3. 减少交换次数:可以记录每一轮最后一次交换的位置,下一轮排序时只需要比较到该位置即可。 4. 鸡尾酒排序(双向冒泡排序):正向冒泡将最大元素放到最后,反向冒泡将最小元素放到最前,可以减少排序的回合数。 5. 使用优化冒泡排序算法:如鸟巢排序、魔术师排序等,它们在冒泡排序的基础上进行了一些改进,提高了效率。 下面是一个优化后的冒泡排序Java实现示例: ```java 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 - i - 1; j++) { if (arr[j] > arr[j + 1]) { // 交换元素 int temp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = temp; swapped = true; } } // 如果没有发生交换,则说明已经排好序 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 num : arr) { System.out.print(num + " "); } } } ``` 这是一个基本的冒泡排序算法,通过设置标志位来判断是否已经排好序,如果没有发生交换,则提前结束排序。你可以根据实际需求进行进一步的优化
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