冒泡排序（以从小到大为例）原理及其优化

最新推荐文章于 2022-03-23 18:06:20 发布

Milk0nly

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分类专栏：算法文章标签： java 排序算法

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本文介绍了冒泡排序的基本原理，通过Java代码展示了冒泡排序的过程，并探讨了如何通过设置标志位优化排序算法，减少不必要的比较。同时，文章讨论了冒泡排序的时间复杂度，并解释了其稳定性和作为原地算法的特性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

冒泡排序原理

冒泡排序简要来说就是循环让相邻两个元素比较，如果左边的元素比右边的元素大，则左右交换位置，直到数组中所有元素排列完毕为止。

在这里插入图片描述

用Java代码表示：

int[] array = new int[] {22,13,45,34,89,14,64};
		
		
		for(int end = array.length; end > 0; end--) {
			for(int begin = 1; begin < end; begin++) {
				//如果前面的比后面的大，则交换
				if(array[begin] < array[begin - 1]) {
					int tmp = array[begin];
					array[begin] = array[begin - 1];
					array[begin - 1] = tmp;
				}
			}
		}
		
		for(int i = 0;i < array.length;i++) {
			System.out.print(array[i] + "_");
		}
	}

输出结果为

13_14_22_34_45_64_89_

end=array.length时，对应着找到倒数第一个元素并将其放置在最后一个位置，end=arry.length - 1时，对应着找到倒数第二个元素并将其放置在倒数第二个位置…
当end = 1时排序完成。

冒泡排序优化

上面的代码解决了排序的问题，但是性能不够高，可以继续优化。我们可以增加一个是否已经完成排序的标志，在每次扫描相邻元素的时候判断，如果某一次循环中，没有发生相邻元素更换位置，也就是已经排序完成的时候，更改这个排序的标志，从而结束后面多余的扫描判断。
代码：

int[] array = new int[] {22,13,45,34,89,14,64};
		
		
		for(int end = array.length;end > 0; end--) {
			boolean isSorted = true;
			for(int begin = 1; begin < end; begin++) {
				//如果前面的比后面的大，则交换
				if(array[begin] < array[begin - 1]) {
					int tmp = array[begin];
					array[begin] = array[begin - 1];
					array[begin - 1] = tmp;
					isSorted = false;
				}
			}
			
			if(isSorted) {
				break;
			}
		}
		
		for(int i = 0;i < array.length;i++) {
			System.out.print(array[i] + "_");

运行结果：

13_14_22_34_45_64_89_

没有问题。

还可以继续优化：
如果序列的尾部提前有序且都比前面的数据大，就可以记录最后一次比较的尾部位置，减少比较次数。
红框里的元素不需要再进行比较
并且再每一轮循环之后，尾部有序的元素又会增加，需要更新这部分元素。也就是记录一下每一轮最后一次交换的位置即可，以后最后一次交换也一定在这个位置之前。
Java代码：

int[] array = new int[] {22,13,45,34,89,14,64};
		
		
		for(int end = array.length;end > 0; end--) {
			int sortedIndex = 1;
			for(int begin = 1; begin < end; begin++) {
				//如果前面的比后面的大，则交换
				if(array[begin] < array[begin - 1]) {
					int tmp = array[begin];
					array[begin] = array[begin - 1];
					array[begin - 1] = tmp;
					sortedIndex = begin;
				}
			}
			end = sortedIndex;
		}
		
		for(int i = 0;i < array.length;i++) {
			System.out.print(array[i] + "_");
		}