Java 冒泡排序（BubbleSort）

冒泡排序算法详解及优化

最新推荐文章于 2022-02-18 17:32:46 发布

fangyaoyu

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分类专栏： Java学习心得文章标签： java 冒泡排序计算机科学排序算法算法

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本文详细介绍了冒泡排序的基本原理、基础版、升级版和精华版算法，并通过实例展示了如何实现这些版本的冒泡排序。此外，还讨论了算法优化策略，包括引入哨兵变量来判断数组是否已排序，以及考虑部分已排序数据的情况，以提高效率。

含义

冒泡排序（Bubble Sort），是一种计算机科学领域的较简单的排序算法。
它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。

算法原理

冒泡排序算法的运作如下：（从后往前）

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
对每一对相邻元素作同样的工作，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。
针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
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。

第一版基础版

public int[] bubbleSort(int[] arr) {
    if (arr == null) {
        return arr;
    }
    for (int i = arr.length - 1; i > 0; i--) {
        for (int j = 0; j < i; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                //交换位置，把大的数放到后边
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
    return arr;
}

第二版升级版

现在我们考虑一种情况，如果某一趟排序过程中，我们没有执行数据交换的过程，这说明我们的数据已经是有序的，不需要进行后续的排序过程。为此我们加入了一个“哨兵”变量flag，如果某一趟有数据交换，就将哨兵置为true,否则为false。变量flag为false表明整个数组都排序完成。

public int[] bubbleSort(int[] arr) {
    if (arr == null) {
        return arr;
    }
    //哨兵变量
    boolean flag = true;
    int k = arr.length - 1;
    while (flag) {
        flag = false;
        for (int j = 0; j < k; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                //交换位置，把大的数放到后边，同时把哨兵置为true
                flag = true;
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
        k--;
    }
    return arr;
}

第三版精华版

下面我们在考虑一种情况，如果有1000个数的数组，仅前面10个无序，后面990个都已排好序且都大于前面10个数字，那么在第一趟遍历后，最后发生交换的位置必定小于10，且这个位置之后的数据必定已经有序了，记录下这位置，第二次只要从数组头部遍历到这个位置就可以了。

public int[] bubbleSort(int[] arr) {
    if (arr == null) {
        return arr;
    }
    //初始最后交换的位置为数组的长度减1
    int lastSwitchIndex = arr.length - 1;
    int k;
    while (lastSwitchIndex > 0) {
        k = lastSwitchIndex;
        lastSwitchIndex = 0;
        for (int j = 0; j < k; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                //交换位置，把大的数放到后边，同时更新最后一次交换的位置
                lastSwitchIndex = j;
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
    return arr;
}