排序算法：冒泡排序

最新推荐文章于 2025-04-27 21:41:29 发布

Im.mingxing

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分类专栏：算法相关文章标签：排序算法算法

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介绍

冒泡排序（Bubble Sort）是一种简单的排序算法，其主要处理逻辑是通过重复比较和交换相邻的元素，将最大的元素逐渐“冒泡”到序列的末尾。

核心

比较的总轮数
每轮比较的总次数
谁和谁比较(交换)

处理步骤

具体的处理步骤如下：

初始状态：从序列的开始位置开始处理。
比较和交换：依次比较相邻的元素，如果它们的顺序错误（即前面的元素比后面的元素大），就交换这两个元素。
遍历：完成一轮比较和交换后，最大的元素会被移动到当前轮次的末尾。
减少比较范围：在每一轮排序后，可以减少需要比较的元素个数，因为每一轮结束时，最大的元素已经排到最后。
重复：重复上述步骤，直到没有需要交换的元素为止，说明序列已经排序完成。

冒泡排序的示例

示例 1：效率较低

# 定义冒泡排序方法  
def bubble_sort(arr):  
    # 根据列表长度,计算需要进行排序的次数  
    n = len(arr)  
    # 循环执行指定的次数,因为 range 是从 0 开始,因此实际的循环次数等于列表的长度  
    for i in range(n - 1):  
        # 使用列表的索引值,从头开始,循环从列表中取相邻的两个值进行比较  
        for j in range(n - 1):  
            # 如果前一个值比后一个值大,就进行前后两个值的交换  
            if arr[j] > arr[j + 1]:  
                arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]  
  
  
if __name__ == '__main__':  
    list1 = [5, 3, 8, 4, 2]  
    bubble_sort(list1)  
    print(list1)  # [2, 3, 4, 5, 8]

示例 2：示例 1 优化后

优化点 1：外层循环优化，若某次内循环没有发生任何交换，则说明已排完序，可提前退出循环
优化点 2：没经过一轮排序，最大的元素会被“冒泡”到最后，因此内层循环的比较范围可以逐步减少，不需要每次都遍历到列表的末尾

# 定义冒泡排序方法  
def bubble_sort(arr):  
    # 计算列表的长度  
    n = len(arr)  
  
    # 外层循环控制排序轮次  
    for i in range(n - 1):  
        # 标志变量，检查是否发生过交换  
        swapped = False  
  
        # 内层循环比较相邻的元素，范围逐渐减小  
        for j in range(n - 1 - i):  
            # 如果前一个元素比后一个大，则交换  
            if arr[j] > arr[j + 1]:  
                arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]  
                swapped = True  # 发生了交换，标志为 True  
        # 如果一轮比较后没有交换，说明数组已排序好，提前退出  
        if not swapped:  
            break  
  
  
# 主程序入口  
if __name__ == '__main__':  
    list1 = [5, 3, 8, 4, 2]  
    bubble_sort(list1)  
    print(list1)  # [2, 3, 4, 5, 8]

处理逻辑：

第一轮：
- 比较 5 和 3，交换得到 [3, 5, 8, 4, 2]
- 比较 5 和 8，不交换
- 比较 8 和 4，交换得到 [3, 5, 4, 8, 2]
- 比较 8 和 2，交换得到 [3, 5, 4, 2, 8]
- 最大元素 8 已经排到最后。
第二轮：
- 比较 3 和 5，不交换
- 比较 5 和 4，交换得到 [3, 4, 5, 2, 8]
- 比较 5 和 2，交换得到 [3, 4, 2, 5, 8]
- 末尾的 8 已经排好，继续处理前面的部分。
第三轮：
- 比较 3 和 4，不交换
- 比较 4 和 2，交换得到 [3, 2, 4, 5, 8]
- 末尾的 5 和 8 已经排好，继续处理前面的部分。
第四轮：
- 比较 3 和 2，交换得到 [2, 3, 4, 5, 8]
- 经过这轮处理，所有元素已排序完成。