冒泡排序——C++实现

1. 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。
若文件的初始状态是正序的,一趟扫描即可完成排序。冒泡排序最好的时间复杂度为O(n)。
若初始文件是反序的,需要进行n-1趟排序。冒泡排序的最坏时间复杂度为O(n^2)。
冒泡排序总的平均时间复杂度为O(n^2)。

2. 原理

  1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。
  2. 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。在这一点,最后的元素应该会是最大的数。
  3. 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。
  4. 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。

原理图:
在这里插入图片描述

3. C++代码

3.1 普通版:

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

int main()
{
    int arraysize = 15;  // 15个数
    int array[15] = {3,44,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
    int sortsize = arraysize - 1;  // 排序的次数

    for(int i=0;i<sortsize;i++){
        for(int j=0;j<sortsize-i;j++){  // sortsize-i最大的数,是不用参与比较了的
            if(array[j]>array[j+1]){
                int temp = array[j+1];
                array[j+1] = array[j];
                array[j] = temp;
            }
        }

        cout << "第"  << i  << "轮";

        for(int i=0;i<arraysize;i++){
            cout << array[i] << " ";

    }
    cout << '\n';
    }

    cout << "end" << endl;
    return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

3.2 进阶版

从上图我们可以看到,第8轮已经是理想的结果了,下面加上标志位,为了找到正确的排序就结束循环。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

int main()
{
    int arraysize = 15;
    int array[15] = {3,44,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
    int sortsize = arraysize - 1;
    bool swapflag = true;  // 在一次排序中有交换位置swapflag=true,否则swapflag=false。

    for(int i=0;i<sortsize&&swapflag!=false;i++){
            swapflag = false;
        for(int j=0;j<sortsize-i;j++){
            if(array[j]>array[j+1]){
                swapflag = true;
                int temp = array[j+1];
                array[j+1] = array[j];
                array[j] = temp;
            }
        }

        cout << "第"  << i  << "轮";

        for(int i=0;i<arraysize;i++){
            cout << array[i] << " ";

    }
    cout << '\n';
    }

    cout << "end" << endl;
    return 0;
}

### 冒泡排序C++中的实现 冒泡排序是一种基础的排序算法,其核心思想是通过多次比较和交换来将序列按指定顺序排列。以下是基于提供的引用内容以及专业知识总结的一种标准实现方式。 #### 实现代码 以下是一个完整的C++程序用于实现冒泡排序: ```cpp #include <iostream> using namespace std; // 定义冒泡排序函数 void bubbleSort(int arr[], int n) { for (int i = 0; i < n - 1; ++i) { // 外层循环控制轮次 bool swapped = false; // 标记本轮是否有交换发生 for (int j = 0; j < n - i - 1; ++j) { // 内层循环负责逐对比较并交换 if (arr[j] > arr[j + 1]) { // 若当前元素大于下一个元素,则交换 swap(arr[j], arr[j + 1]); swapped = true; } } if (!swapped) break; // 如果某一轮未发生任何交换,提前结束 } } // 打印数组辅助函数 void printArray(int arr[], int size) { for (int i = 0; i < size; i++) cout << arr[i] << " "; cout << endl; } int main() { int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90}; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); cout << "排序前的数组:" << endl; printArray(arr, n); bubbleSort(arr, n); // 调用冒泡排序函数 cout << "排序后的数组:" << endl; printArray(arr, n); return 0; } ``` 上述代码实现了基本的冒泡排序逻辑,并加入了`swappped`标志位以优化性能[^1]。如果某一趟遍历中没有任何元素被交换,则说明数组已经有序,可以提前终止排序过程。 #### 性能分析 冒泡排序的时间复杂度为 \( O(n^2) \),其中 \( n \) 是待排序数组的长度。这是因为最坏情况下需要进行 \( n-1 \) 轮比较操作,每轮最多涉及 \( n-i-1 \) 次比较(\( i \) 表示第几轮)。然而,在最佳情况(即输入数组已完全有序)下,由于引入了 `swapped` 变量作为标记,该算法能够达到线性时间复杂度 \( O(n) \)[^5]。 #### 关键点解析 1. **外层循环的作用** 控制总的轮次数,随着每次迭代完成一部分较大数值会被放置到最后位置上,因此后续无需再考虑这部分区域。 2. **内层循环的功能** 对尚未处理的部分逐一检查相邻两项大小关系;当发现前者大于后者时便立即调换两者的位置。 3. **优化策略——提早退出机制** 添加布尔型变量记录单次扫描期间是否存在实际的数据移动现象。一旦确认整组数据均满足升序条件即可停止进一步计算资源浪费的行为[^4]。 ---
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