C语言中的冒泡排序

引言

冒泡排序是一种简单的排序算法，它通过重复遍历待排序的数列，比较每对相邻元素，并在顺序错误的情况下交换它们。这个过程会重复进行，直到没有再需要交换的元素为止，这意味着数列已经排序完成。由于其实现简单，冒泡排序常被用作教学目的，尤其是在介绍C语言等编程语言时。

冒泡排序的原理

冒泡排序的基本思想是：每次比较两个相邻的元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。

算法步骤

• 比较相邻的元素：

首先比较数列的第一个和第二个元素，如果第一个元素比第二个元素大，则交换它们的位置。

 

• 遍历数列：

对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。

 

• 重复以上步骤：

针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。

 

• 持续每次遍历的长度：

每次遍历后，最大的元素会被放到数列的最后，因此不需要再次检查。

 

• 重复步骤直到排序完成：

重复步骤14，直到不需要再交换，也就是说该数列已经排序完成。

C语言实现

以下是冒泡排序算法的一个简单C语言实现：

#include <stdio.h>

 

void bubbleSort(int arr[], int n) {

    int i, j;

    for (i = 0; i < n-1; i++) {     

        // 最后i个元素已经是排好序的了，不需要再比较

        for (j = 0; j < n-i-1; j++) {

            if (arr[j] > arr[j+1]) {

                // 相邻元素两两比较

                int temp = arr[j];

                arr[j] = arr[j+1];

                arr[j+1] = temp;

            }

        }

    }

}

 

void printArray(int arr[], int size) {

    int i;

    for (i = 0; i < size; i++)

        printf("%d ", arr[i]);

    printf("\n");

}

 

int main() {

    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};

    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);

    bubbleSort(arr, n);

    printf("Sorted array: \n");

    printArray(arr, n);

    return 0;

}

 

性能分析

冒泡排序的平均和最坏情况时间复杂度均为O(n^2)，其中n是数列的长度。由于其低效性，冒泡排序不适合处理大量数据。然而，由于其简单性，冒泡排序在数据量较小或者基本有序的情况下仍然是一个不错的选择。

结论

冒泡排序是一个直观且容易实现的排序算法，适合初学者学习和理解排序算法的基本概念。虽然在实际应用中，由于其效率较低，通常不被用于大规模数据的排序，但它仍然是算法学习中的一个重要里程碑。