基于冒泡排序的增强型算法

基于冒泡排序的增强型算法

 今天，闲来无事，用c语言来写一个排序算法。在写算法的时候，首先想到的就是最简单的排序算法-冒泡排序算法。算法很简单，几行代码就完成了。但在完成之后，从该算法本身考虑是否可以节省效率的实现呢？

        首先看一下冒泡排序的最基础的代码实现。

void bubbleSort(char *name[], int n) {
	char *tmp;
	int i, j;
	for (i = 0; i < n; i++) {
		for (j = n - 1; j > i; j--) {
			if (strcmp(name[j - 1], name[j]) > 0) {
				tmp = name[j - 1];
				name[j - 1] = name[j];
				name[j] = tmp;
			}
		}
	}
}

         针对代码，首先分析了算法的实现的细节。该算法在实现过程中，如果中间的一次循环中，一次交换都没有发生，则进行下一个循环。而仔细分析，我们可以知道，如果在一次循环排序中，没有发生任何的元素的互换，则说明该排序数组已经排好序，那么，算法即算执行完毕。针对这种情况，我们是否可以对算法进行调优呢？

         既然是考虑是否有元素互换，那么，我们可以在元素互换的操作中，增加标示来实现我们希望的这种想法。代码如下：

void bubbleSort(char *name[], int n) {
	char *tmp;
	int i, j;
	for (i = 0; i < n; i++) {
		int flag = 0;
		for (j = n - 1; j > i; j--) {
			if (strcmp(name[j - 1], name[j]) > 0) {
				tmp = name[j - 1];
				name[j - 1] = name[j];
				name[j] = tmp;
				flag = 1;
			}
		}
		if (!flag) break;
	}
}

         在这里，我不去做太多数学上的分析，大家可以分析一下。

 到这里，感觉该算法还是有缺陷。缺陷在哪里呢？冒泡排序中（假设是从小到大的排序），我们的目标是将小的放到最前面，大的放在最后面。而在冒泡算法中，只是单一的去做了小元素的查找和前移，而对于较大的数据，就不去理会。而在我们的算法中，没循环一次，都需要耗费一定的时间效率，而如果在每一次的循环中，除了将小的元素往前移，而同时找出剩下元素中最大的一个放在数组的后面去呢？这样，我们可以节省不少的时间开销，提升了算法的效率。

基于上面的想法，在循环中同时对小的数据往前排，而大的数据也找出来，将其排到后面。具体的算法描述：

1、从数组的最后一个元素（i）开始，比较其同前面的一个元素（i-1）的大小，如果最后一个元素要比其前面的一个元素小，则同前一个元素交换位置（用i表示元素的位置），并用一个标示来表示进行过排序。

2、同时，我们假定最后一个元素是最大的。并且，将该最大的元素做出标示，表示其目前是最大的元素(用k标示该最大元素的位置)。将该元素同位置为i的元素进行比较。因为在1步中，已经对元素进行了比较，可以知道，在i位置的元素一定大于i-1位置的元素。如果k位置的元素要小于i位置的元素，则进行交换，并用一个标示来表示进行过元素的交换。

3、一轮完成之后，最小的元素将会排到数组的最前面，而最大的元素排在最后面。所以，在进行下一轮的排序时，次小的元素的位置需要向后移位，而次大的元素位置需要向前移动一位。

4、当次小值的位置大于或等于次大值的位置时，退出排序。

上述的算法描述得不是非常清晰，根据上面的算法描述，提供具体的算法实现供参考：

void bubbleSort(char *name[], int n) {
	char *tmp;
	int i, j, k,cFlag;
	int circle = 0;
	cFlag = 0;
	k = n - 1;
	for (i = 0; i < n; i++) {
		int flag = 0;
		cFlag = 0;
		for (j = k; j > i ; j--) {
			if (strcmp(name[j - 1], name[j]) > 0) {
				tmp = name[j - 1];
				name[j - 1] = name[j];
				name[j] = tmp;
				flag = 1;
			}
			if (strcmp(name[j], name[k]) > 0) {
				tmp = name[j];
				name[j] = name[k];
				name[k] = tmp;
				cFlag = 1;
			}
		}
		if(cFlag==1){
			k = k-1;
		}
		if (!flag)
					break;
		}
}

经过上面的一个改造，对冒泡排序中所能做的改进也想不出更优的算法了。

上面提出的这些算法，仅供参考。而对于改造算法的想法，只是出于对算法效率提升的角度来考虑，希望能够对现有算法的实现进行相应的调整和提高，以便可以得到更优的算法实现。同时，也是提醒自己，可以通过该示例，举一反三，为工作中所遇到的问题，多一些想法，就可以获得多一些解决途径。