冒泡排序

本文介绍了冒泡排序的基本思想和C语言实现,并针对原始冒泡排序的效率问题进行了优化,通过增加标记变量flag来判断序列是否已有序,减少不必要的比较,提高了排序效率。

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      冒泡排序(Bubble Sort)一种交换排序,它的基本思想是:两两比较相邻记录的关键字,如果反序则交换,直到没有反序的记录为止。

      先声明一个用于排序用的顺序表结构

#define MAXSIZE 10          /* 用于要排序数组个数最大值 */

typedf struct
{
    int r[MAXSIZE];         /* 用于存储要排序数组 */
    int length;             /* 用于记录顺序表的长度 */
}SqList;

另外,由于排序最常用到的操作是数组元素的交换,我们将它写成函数

void swap(SqList *L, int i, int j)
{
    int temp = 0;

    temp = L->r[i];
    L->r[i] = L->r[j];
    L->r[j] = temp;
}
/* 对顺序表L作交换排序 */
void BubbleSort0(SqList *L)
{
    int i,j;

    for(i=0; i<L->length; i++)
    {
            for(j=i+1; j<=L->length; j++)
            {
                if(L->r[i] > L->r[j])
                {
                    swap(L,i,j);        /* 交换L->r[i]与L->r[j]的值*/
                }
            }
    }
}

      这段代码严格意义上说,不算是标准的冒泡排序算法,因为它不满足“两两比较相邻记录”的冒泡排序思想,它更应该是最简单的交换排序而已。它的思路就是让每一个关键字,都和它后面的每一个关键字比较,如果大则交换,这样第一位置的关键字在一次循环后一定变成最小值。后面的数字依次类推。

修改后的冒泡算法

/* 对顺序表L作冒泡排序 */
void BubbleSort(SqList *L)
{
    int i,j;

    for(i=0; i<L->length; i++)
    {
        for(j=L->length-1; j>=i; j--)  //j从后向前循环
        {
            if(L->r[j]>L->r[j+1])
            {
                swap(L, j, j+1);
            }
        }
    }
}

      上面的冒泡还可以优化,当带排序的序列是{2,1,3,4,5,6,7,8,9},除了第一和第二的关键字需要交换外,别的都是正常的顺序。当i=0时,交换了2和1,此时序列已经有序,但是算法仍然将i=1到8以及每个循环中的j循环都执行了一遍,尽管没有数据交换,但是之后大量的比较还是多余。

      当i=1时,我们已经对9与8,8与7,...,3与2作了比较,没有任何数据交换,这就说明此序列已经有序·,不需要再继续后面的循环判断工作。为了实现这个想法,我们需要改进一下代码,增加一个标记变量flag来实现这一算法的改进。

/* 对顺序表L作改进冒泡算法 */
void BubbleSort2(SqList *L)
{
    int i,j;
    int flag=1;

    for(i=0; (i<L->length)&&flag; i++)
    {
        flag=0;                        //初始化为0
        for(j=L->length-1; j>=i; j--)
        {
            if(L->r[j]>L->[j+1])
            {
                swap(L,j,j+1);
                flag=1;               //如果有数据交换,则flag为1
            }
        }
    }
}
      分析一下冒泡时间复杂度。当最好的情况,也就是要排序的表本身就是有序的,根据最后改进的代码,可以推断出就是n-1次的比较,没有数据交换,时间复杂度为O{n}。当最坏的情况,即待排序表是反序,此时需要比较n(n-1)/2次。因此,总的时间复杂度为O{n2}。


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