排序算法——冒泡排序

最新推荐文章于 2024-01-22 00:24:13 发布

圣斗士Morty

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分类专栏：数据结构与算法 Java技术面试文章标签：冒泡排序算法 Java

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一、冒泡排序简介

冒泡排序（Bubble Sort），是一种计算机科学领域的较简单的排序算法。

它重复地走访过要排序的元素列，依次比较两个相邻的元素，如果他们的顺序（如从大到小、首字母从A到Z）错误就把他们交换过来。走访元素的工作是重复地进行直到没有相邻元素需要交换，也就是说该元素已经排序完成。

这个算法的名字由来是因为越大的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端（升序或降序排列），就如同碳酸饮料中二氧化碳的气泡最终会上浮到顶端一样，故名“冒泡排序”。

二、算法思想

给定一个无序数列，从最左侧开始，两个指针位置比较，逆序则调换，正序不动，继续后移两个指针，直到末尾，此为一趟，重复上述步骤，排序整个数列。

一趟：

第一次比较 0 1 位置，逆序调换，正序不动

第二次比较 1 2 位置，逆序调换，正序不动

第三次比较 2 3 位置，逆序调换，正序不动

...

三、代码实现

for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
    for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
        if (arr[j] > arr[j + 1]) {
            SortUtil.swap(arr, j, j + 1);
        }
    }
}

四、数字换位的三种方法

不论是冒泡排序还是其他排序方式，都涉及到数字之间的换位。

像通过创建中间值的方式来解决换位问题是最常见也是最简单的实现方法。另外还有两个换位的方式，我来简单说明一下。

4.1 加减换位法

这种方法简单来说就是利用两数之和，先加再减。

/* 1、加减换位法*/
int a = 10;        
int b = 8;
System.out.println("a = " + a + ", b = " + b);
a = a + b; // 18
b = a - b; // 10
a = a - b; // 8
System.out.println("a = " + a + ", b = " + b);

输出结果：

4.2 异或换位法

这种方法利用异或（^）运算，在二进制层面寻求问题的解答方案。

/* 2、异或换位法*/
int x = 10;
int y = 8;
System.out.println("x = " + x + ", y = " + y);
x = x ^ y;
y = x ^ y;
x = x ^ y;
System.out.println("x = " + x + ", y = " + y);

输出结果：

注意：当使用异或运算进行数组位置调换时，一定不可以指定同一个位置，这样会导致这个位置上内存中的元素被刷成 0 。

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {3, 2, 1, 4};
    SortUtil.printArr(arr);
    int idx = 1;
    arr[idx] = arr[idx] ^ arr[idx];
    arr[idx] = arr[idx] ^ arr[idx];
    arr[idx] = arr[idx] ^ arr[idx];
    SortUtil.printArr(arr);
}