排序算法之冒泡排序

JAVA herman 39浏览
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最近在阅读 Redis 和 MySQL 底层源码时,发现算法真的很重要。于是,就想先把简单的排序算法再摸一遍,最后整理成一个专栏,方便广大网友查阅!

排序算法(英语:Sorting algorithm)是一种能将一串数据依照特定排序方式进行排列的一种算法。排序算法有几十种,我们今天先从冒泡排序开始。

冒泡排序 又称为泡式排序,是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列,一次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。

冒泡排序对n个项目需要O(n^2)的比较次数,且可以原地排序。尽管这个算法是最简单了解和实现的排序算法之一,但它对于包含大量的元素的数列排序是很没有效率的。

以数据结构为数组为例,冒泡排序的最坏时间复杂度 O(n^2)、最优时间复杂度 O(n)、平均时间复杂度 O(n^2)、最坏空间复杂度总共O(n),需要辅助空间O(1)。

冒泡排序基本上是需要借助两个 for 循环来搞定的,简单 9 行代码就可以搞定了。

function bubble_sort (array, length) {
    var i, j;
    for(i from 0 to length-1){
        for(j from 0 to length-1-i){
            if (array[j] > array[j+1])
                swap(array[j], array[j+1])
        }
    }
}

下面看一段伪代码。

函数 冒泡排序 输入 一个数组名称为array 其长度为length 
    i 从 1 到 (length - 1) 
        j 从 0 到 (length - 1 - i) 
            如果 array[j] > array[j + 1] 
                交换 array[j] 和 array[j + 1] 的值 
            如果结束 
        j循环结束 
    i循环结束 
函数结束

Java 版的实现代码如下所示:

private int[] bubbleSort(int[] array) {
    int temp;
    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
        for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {
            if (array[j] > array[j + 1]) {
                temp = array[j];
                array[j] = array[j + 1];
                array[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
    return array;
}

动画演示效果如下所示:

冒泡排序动画演示

最后,啰嗦一遍冒泡排序的步骤。

  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. 对每一对相邻元素作同样的工作,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。
  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。

冒泡排序是最简单的排序算法之一了,但是冒泡排序不管怎么优化,元素交换的次数是一个固定值,是原始数据的逆序度。所以,它很少能被一些底层系统所采用!

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