冒泡排序 JAVA版

冒泡排序

算法思想是每次从数组末端开始比较相邻俩元素,把第i小的冒泡到数组的第i个位置。i从0一直到N-1从而完成排序。当然也可以从数组开始端开始比较相邻两元素,把第i大的冒泡到第N-i个位置。I从0一直到N-1从而完成排序。

publicabstractclass Sorter<E extends Comparable<E>> {

publicabstractvoid sort(E[] array,int from ,int len);

publicfinalvoid sort(E[] array)

{

sort(array,0,array.length);

}

protectedfinalvoid swap(E[] array,int from ,int to)

{

E tmp=array[from];

array[from]=array[to];

array[to]=tmp;

}

publicvoid sort(String helloString, int from, int len) {

// TODO Auto-generated method stub

}

}

publicclass BubbleSorter<E extends Comparable<E>> extends Sorter<E> {

privatestaticbooleanDOWN=false;

publicfinalvoid bubble_down(E[] array, int from, int len){

for(int i=from;i<from+len;i++){

for(int j=from+len-1;j>i;j--){

if(array[j].compareTo(array[j-1])<0){

swap(array,j-1,j);

}

}

}

}

publicfinalvoid bubble_up(E[] array, int from, int len){

for(int i=from+len-1;i>=from;i--){

for(int j=from;j<i;j++){

if(array[j].compareTo(array[j+1])<0){

swap(array,j,j+1);

}

}

}

}

@Override

publicvoid sort(E[] array, int from, int len) {

// TODO Auto-generated method stub

if(DOWN){

bubble_down(array,from,len);

}else{

bubble_up(array,from,len);

}

}

publicstaticvoid main(String[] args){

BubbleSorter s1 = new BubbleSorter<String>();

String[] myStringArray1 = {"2","5","1","9","4"};

for(int i=0;i<5;i++){

System.out.println(myStringArray1[i]);

}

s1.sort(myStringArray1, 0, 5);

for(int i=0;i<5;i++){

System.out.println(myStringArray1[i]);

}

}

}

Output:

2

5

1

9

4

9

5

4

2

1

<think>嗯,用户想要了解冒泡排序Java实现。首先,我得回忆一下冒泡排序的基本原理。冒泡排序是一种简单的排序算法,通过重复遍历待排序的列表,比较相邻元素,如果顺序不对就交换它们。这样每一轮遍历都会把最大的元素“冒泡”到末尾。对吧? 接下来,我需要确定用户可能的背景。他们可能刚开始学算法和Java,所以需要详细但清晰的步骤。应该分步骤解释,从算法思想到具体实现,再到优化点。 首先,算法思想部分,要说明冒泡排序的工作方式,包括比较相邻元素和交换的过程。然后,给出Java代码的例子。这里需要注意代码的格式,变量命名要清晰,比如用array表示待排序数组,n表示长度。然后,遍历的循环结构,外层循环控制轮数,内层循环处理每轮的具体比较和交换。 然后,用户可能不知道如何优化。比如,如果在某一轮遍历中没有发生交换,说明数组已经有序,可以提前结束排序。这时候需要加入一个标志位,比如swapped,来检测是否有交换发生。这样优化后的代码会更高效,尤其是对于已经部分有序的数据。 接下来,用户可能需要了解时间复杂度和空间复杂度。冒泡排序的平均和最坏情况都是$O(n^2)$,最好情况是$O(n)$(当已经有序且使用优化后的算法)。空间复杂度是$O(1)$,因为是原地排序。这部分需要明确说明。 然后,举一个例子,比如用数组{5, 3, 8, 4, 2}来演示每一轮的变化。这样用户能更直观地理解排序过程。每一轮结束后最大的元素被放到正确的位置,这样循环次数逐渐减少,因为末尾的元素已经排好序了。 在代码部分,要注意缩进和语法正确性,比如使用for循环和if判断。同时,注释要简洁,解释关键步骤。优化后的代码需要展示swapped变量的使用,以及如何提前退出循环。 可能用户会问为什么外层循环是n-1次?因为n-1轮足以确保所有元素到位,最后一轮只剩一个元素不需要比较。另外,内层循环的n-1-i是为了避免重复比较已经排好的末尾元素。 测试部分,用户可能需要知道如何运行代码,所以给出main方法里的示例数组和打印结果。这样他们可以直接复制代码运行,看到结果。 最后,总结优缺点。冒泡排序的优点是简单,容易实现,空间效率高。缺点是时间复杂度高,不适合大数据量。适用场景是小规模数据或基本有序的情况。 检查是否所有数学表达式都用了$...$,比如时间复杂度部分。独立公式可能不需要,但如果有的话要用$$...$$。确保LaTeX语法正确,比如$O(n^2)$。使用中文回答,结构清晰,分步骤说明,这样用户能逐步理解。</think>### 冒泡排序Java)分步解析 #### 1. 算法思想 冒泡排序通过**相邻元素比较与交换**将最大元素逐步移动到数组末尾。具体流程: - 每一轮遍历数组,比较相邻元素,若前 > 后则交换 - 每完成一轮,最大元素会被移动到当前未排序部分的末尾 - 重复上述步骤,直至所有元素有序 #### 2. 基础Java实现 ```java public class BubbleSort { public static void bubbleSort(int[] array) { int n = array.length; for (int i = 0; i < n - 1; i++) { // 外层循环控制轮次 for (int j = 0; j < n - 1 - i; j++) { // 内层循环进行相邻比较 if (array[j] > array[j + 1]) { // 比较相邻元素 // 交换元素 int temp = array[j]; array[j] = array[j + 1]; array[j + 1] = temp; } } } } } ``` #### 3. 优化本(提前终止) 当某轮未发生交换时,说明数组已有序,可提前终止排序: ```java public static void optimizedBubbleSort(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]) { int temp = array[j]; array[j] = array[j + 1]; array[j + 1] = temp; swapped = true; // 标记本轮发生交换 } } if (!swapped) break; // 无交换则直接退出 } } ``` #### 4. 时间复杂度分析 | 场景 | 时间复杂度 | |--------------|------------------| | 最坏情况 | $O(n^2)$(逆序)| | 平均情况 | $O(n^2)$ | | 最好情况 | $O(n)$(已有序)| 空间复杂度:$O(1)$(原地排序) #### 5. 执行示例演示 以数组 `{5, 3, 8, 4, 2}` 为例: ``` 初始状态:5 3 8 4 2 第1轮后:3 5 4 2 [8] 第2轮后:3 4 2 [5 8] 第3轮后:3 2 [4 5 8] 第4轮后:2 [3 4 5 8] ``` #### 6. 完整测试代码 ```java public static void main(String[] args) { int[] arr = {5, 3, 8, 4, 2}; optimizedBubbleSort(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr)); // 输出[2, 3, 4, 5, 8] } ``` #### 7. 关键特性总结 - **优点**:实现简单,空间效率高,稳定排序 - **缺点**:时间复杂度随数据规模呈平方增长 - **适用场景**:小规模数据排序、教学演示、部分有序数据排序 > 注意:当处理超过$10^4$量级的数据时,建议选择更高效的排序算法(如快速排序、归并排序)
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