排序算法(1)--冒泡排序BubbleSort

本文深入讲解了冒泡排序算法的工作原理,包括基本实现和优化版本。详细解释了算法的时间复杂度、空间复杂度以及稳定性,并提供了C语言实现代码示例。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

冒泡排序,是将数组由小到大,或由大到小的一种排序算法。

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。
对第0个到第n-1个数据做同样的工作。这时,最大的数就“浮”到了数组最后的位置上。
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。
因此时间复杂度是O(n^2),空间复杂度是O(n)

下面是没有经过优化,并且未使用swap函数。

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
void Bubble(int *arr,int len)
{
assert(arr != NULL); //判断不为空
int i,j;
for(i=0; i
{
for(j=0; j
{
if(arr[j] > arr[j+1])//将大的数字交换到后面
{
int tmp;
    tmp =arr[j+1];
    arr[j+1] = arr[j];
    arr[j] = tmp;
}
}
}
}

int main()
{
int arr[] = {0,3,5,2,7,9,12,6,8};
int len = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
Bubble(arr,len);
for(int i=0; i
{
printf("%d\n",arr[i]);
}
return 0;
}

//改进后的冒泡
int flag = 1;//设置标志位,来检测后面如果不产生交换,则有序,排序结束
for(i=0; i
{
for(j=0;j
{
flag = 0;//未发生交换
int tmp;
tmp = arr[j+1];
arr[j+1] = arr[j];
arr[j] = tmp;
flag= 1;//发生交换
}
}

性能(算法时间、空间复杂度、稳定性)

(1)时间复杂度

在设置标志变量之后:

当原始序列“正序”排列时,冒泡排序总的比较次数为n-1,移动次数为0,也就是说冒泡排序在最好情况下的时间复杂度为O(n);

当原始序列“逆序”排序时,冒泡排序总的比较次数为n(n-1)/2,移动次数为3n(n-1)/2次,所以冒泡排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2);

当原始序列杂乱无序时,冒泡排序的平均时间复杂度为O(n^2)。

(2)空间复杂度

冒泡排序排序过程中需要一个临时变量进行两两交换,所需要的额外空间为1,因此空间复杂度为O(1)。

(3)稳定性

冒泡排序在排序过程中,元素两两交换时,相同元素的前后顺序并没有改变,所以冒泡排序是一种稳定排序算法。

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