排序算法(2)-冒泡排序及优化

女爷i 2022-05-19 01:45 248阅读 0赞

## 1.冒泡排序 ##

之前写过一个[排序算法(1)][1],其中总结了冒泡排序 .  
冒泡排序的思想，是把相邻的元素两两比较，根据大小来交换元素的位置，每经过一轮的扫描,就会确定出一个最大的元素,即是一个元素有序.

原始的冒泡排序是稳定排序(如果一个数组中存在几个相同的元素,排序前后的相同元素的前后顺序不会发生变更,则认为排序是稳定的)。由于该排序算法的每一轮要遍历所有元素，轮转的次数和元素数量相当，所以时间复杂度是O（N^2） 。

代码如下:

/** * @description 冒泡排序 * @author zhangdi * @param arr * @description : 两两比较,大的往后放; 每一次比较完成之后,下一次就少比较一个元素 * 第一次比较有0个元素不比较;第二次有一个元素不需要比较;第三次有两个元素不需要比较; * 共需要比较arr.length-1次 */
        public static void BubbleSort(int[] arr) {
    
            int temp;// 临时变量
            if (arr == null || arr.length == 0)
                return;
            for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) { // 表示趟数，一共arr.length-1次。
                for (int j = arr.length - 1; j > i; j--) {
    
                    if (arr[j] < arr[j - 1]) {
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j - 1];
                        arr[j - 1] = temp;
                    }
                }
            }
        }
    
        /** * @description 冒泡排序-2 * @param arr * @author zhangdi */
        public static void BubbleSort2(int[] arr) {
    
            int temp;// 临时变量
            if (arr == null || arr.length == 0)
                return;
            for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) { // 表示趟数，一共arr.length-1次。
                for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
    
                    if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + 1];
                        arr[j + 1] = temp;
                    }
                }
            }
        }

## 2冒泡排序改进 ##

现在我们思考一下,会发现这个算法还有优化的空间,比如说但是一个数组前一半部分已经是有序的,当某轮中没有发生元素交换,就可以确定,整个数组已经是有序的,此时就不需要进行接下来的扫描交换了.

/** * @description 冒泡排序-1-优化 * @author zhangdi * @param arr * * 针对问题:数据的顺序排好之后，冒泡算法仍然会继续进行下一轮的比较，直到arr.length-1次，后面的比较没有意义的。 * 方案: 设置标志位flag，如果发生了交换flag设置为true；如果没有交换就设置为false。 * 这样当一轮比较结束后如果flag仍为false，即：这一轮没有发生交换，说明数据的顺序已经排好，没有必要继续进行下去。 * */
        public static void BubbleSort1_better(int[] arr) {
    
            int temp;// 临时变量
            boolean flag;
            if (arr == null || arr.length == 0)
                return;
            for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) { // 表示趟数，一共arr.length-1次。
                flag = false;
                for (int j = arr.length - 1; j > i; j--) {
                    if (arr[j] < arr[j - 1]) {
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j - 1];
                        arr[j - 1] = temp;
                    }
                }
                if (!flag)
                    break;
            }
        }

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## 冒泡排序三改进 ##

上面的算法还有优化的空间吗?答案是有,假如存在一个数组,前缀几个元素是无序的,而后面大部分皆是有序的,上面的版本并不能解决这种情况下出现的中间部分的反复的扫描,这些扫描交换的元素集中在数组前部.  
多出来的时间消耗是后缀中已经有序的元素的反复的扫描交换,其实是不必要的;–>如何确定最后扫描交换的元素的标志在哪?而不是亦步亦趋的逐步收缩.  
由此得出版本三

/** * @description 冒泡排序-3 * @param arr * @author zhangdi */
        private static void BubbleSort1_better(int[] array) {
            int tmp = 0;
            // 记录最后一次交换的位置
            int lastExchangeIndex = 0;
            // 无序数列的边界，每次比较只需要比到这里为止
            int sortBorder = array.length - 1;
            for (int i = 0; i < array.length; i++) {
                // 有序标记，每一轮的初始是true
                boolean isSorted = true;
                for (int j = 0; j < sortBorder; j++) {
                    if (array[j] > array[j + 1]) {
                        tmp = array[j];
                        array[j] = array[j + 1];
                        array[j + 1] = tmp;
                        // 有元素交换，所以不是有序，标记变为false
                        isSorted = false;
                        // 把无序数列的边界更新为最后一次交换元素的位置
                        lastExchangeIndex = j;
                    }
                }
                sortBorder = lastExchangeIndex;
                if (isSorted) {
                    break;
                }
            }
        }

[1]: https://blog.csdn.net/shelleylittlehero/article/details/80591003