C语言冒泡法排序

例子与思路解析

冒泡法核心思想在于在未排序集合里找最大(小)值，每次找到的这个元素就像水底的泡泡一样浮出水面。

展开来说就是，假如有一个数组元素有5个，我们要对它进行从小到大排序，用冒泡法解决就是：

1.先找到5个里面的最大值，放在数组最后一个

2.既然最后一个元素已经确定是最大值了，那就在剩下的前4个元素里面找最大值，把它放在数组倒数第二个

3.依次类推，范围越来越小，直到最后一个元素

那每次如何在一个集合里找到最大值？

很简单，如果一个元素比这个集合里所有数都大，那它肯定是最大值，如果有比它大的，那就把它替换成比它大的就可以了。举个例子：

一个数组有5个元素分别是

我们要找它的最大值，我们先假设最大值是第一个元素4，然后拿4和它后面的所有元素比较，如果4小于那个元素，那就替换为那个元素，如果4不小于，那就证明4比它大或者相等。

1.用4和5比较发现5比4大，把假设的4换成5，5就是前两个元素中最大的

2.用5和1比较，发现5比1大，不用换，5就是前三个元素中最大的

3.用5和3比较，发现5比3大，不用换，5就是前四个元素中最大的

4.用5和2比较，发现5比2大，不用换，5就是前五个元素中最大的

这样就找到了5个元素中的最大值，根据我们的排序要求，我们要把5排在数组最后一个，既然这样，那为何不每次比较完后，都比较结果中最大的那个放在数组相对靠后的位置呢？

如图，在第二次比较时，我们发现5比1大，我们就把5和1调换位置，这样5就放在前三个元素的最后一个位置，而后，做同样的操作，即可保证最大值在比较完后，正好放在数组最后一个位置。 而在经过第一轮比较后，我们已经定位到5是所有元素中最大的，而且已经把它放在了数组最后一个位置，下一轮比较，我们只需要比较前4个元素即可：

 我们做和第一轮一样的操作：

 经过第二轮比较，我们又确定了剩下4个元素中最大值是4，此时数组已经变成：

 接下来很明显，我们只需要

1.找到剩下3个元素中的最大值

2.再找到剩下两个元素中的最大值

3.只剩一个肯定是最小值了

然后以下问题就很明确了：

n个元素的集合，需要几轮？

n-1轮，因为每轮比较后元素数-1，而当只剩一个元素时排序停止。也就是n每次减1，然后减去多少最后等于1的问题。

每轮需要比较几次？

这个要看这一轮有几个元素，如果有n个元素，那需要比较n-1次，因为最后一个元素没有元素可以和它再比较了。

C语言代码

转换为C语言代码：

/**
 * @brief 冒泡排序算法
 * @param ary:数组首指针
 * @param len:数组长度
 * @return void
 *
 */
void BubbleSort(int *ary,int len)
{
    int i=0,j=0,z=0;
    int tmp;
    for(i=0;i<len-1;++i)
    {
        printf("No.%d times:\n",i);
        for(j=0;j<len-1-i;++j)
        {
            if(ary[j]>ary[j+1])
            {
                tmp = ary[j];
                ary[j] = ary[j+1];
                ary[j+1] = tmp;
            }
            for(z=0;z<len;++z)
                printf("%d ",ary[z]);
            printf("\n");
        }
    }
}

在main函数里测试一下：

int main(int argc, char **argv)
{
    int ary[] = {4,5,1,3,2};
    int i,arySize = 0;
    arySize = sizeof(ary)/sizeof(ary[0]);
    BubbleSort(ary,arySize);
    printf("The Results:");
    for(i=0;i<arySize;++i)
        printf("%d ",ary[i]);
    return 0;
}

运行结果：

 可以看到最后结果包括每轮排序的输出，都和预期的一样。

拓展：

还是这个例子，我们把从小到大排序改为从大到小排序，查看打印：

可以发现在第一轮排序就已经把顺序排好了，后面几轮完全是白循环了，单纯的浪费时间，所以针对这种情况是可以进行简单的优化的。也就是如果一整轮都没有交换一次，那当前已经排序完成了，对应代码也很简单：

/**
 * @brief 冒泡排序算法
 * @param ary:数组首指针
 * @param len:数组长度
 * @return void
 *
 */
void BubbleSort(int *ary,int len)
{
    int i=0,j=0,z=0;
    int tmp,cnt=0;
    for(i=0;i<len-1;++i)
    {
        cnt = 0;
        printf("No.%d times:\n",i);
        for(j=0;j<len-1-i;++j)
        {
            if(ary[j]<ary[j+1])
            {
                tmp = ary[j];
                ary[j] = ary[j+1];
                ary[j+1] = tmp;
                ++cnt;
            }
            for(z=0;z<len;++z)
                printf("%d ",ary[z]);
            printf("\n");
        }
        if(cnt==0)
            break;
    }
}

运行结果：

 可以看到第1轮两两比较一次都没有交换，所以这一轮结束后，认为当前排序已经完成，直接结束。