(十)排序算法-冒泡排序

news2024/12/28 20:00:15

1 排序算法

1.1 介绍

排序也称为排序算法(Sort Algorithm),排序是将一组数据,依指定的顺序进行排列的过程。

1.2 排序的分类

(1)内部排序
指将需要处理的所有数据都加载到内部存储器中进行排序。
(2)外部排序法
数据量过大,无法全部加载到内存中,需要借助外部存储进行排序。
(3)常见的排序算法分类
在这里插入图片描述

2 冒泡排序

2.1 基本介绍

冒泡排序是一种简单的排序算法,它也是一种稳定排序算法。其实现原理是重复扫描待排序序列,并比较每一对相邻的元素,当该对元素顺序不正确时进行交换。一直重复这个过程,直到没有任何两个相邻元素可以交换,就表明完成了排序。
冒泡排序(Bubble Sorting)的基本思想是:通过对待排序序列从前向后(从下标较小的元素开始),依次比较相邻元素的值,若发现逆序则交换,使值较大的元素逐渐从前移向后部,就像水底的气泡一样逐渐向上冒。
因为排序的过程中,各元素不断接近自己的位置,如果一趟比较下来没有进行过交换,就说明序列有序,因此要在排序过程中设置一个标志 flag 判断元素是否进行过交换。从而减少不必要的比较。
动画展示:
在这里插入图片描述

假设待排序序列为 (5,1,4,2,8),如果采用冒泡排序对其进行升序(由小到大)排序,则整个排序过程如下所示:
(1)第一轮排序,此时整个序列中的元素都位于待排序序列,依次扫描每对相邻的元素,并对顺序不正确的元素对交换位置,整个过程如下所示。
在这里插入图片描述
从上图可以看到,经过第一轮冒泡排序,从待排序序列中找出了最大数 8,并将其放到了待排序序列的尾部,并入已排序序列中。

(2)第二轮排序,此时待排序序列只包含前 4 个元素,依次扫描每对相邻元素,对顺序不正确的元素对交换位置,整个过程如下图所示。
在这里插入图片描述
可以看到,经过第二轮冒泡排序,从待排序序列中找出了最大数 5,并将其放到了待排序序列的尾部,并入已排序序列中。
(3)第三轮排序,此时待排序序列包含前 3 个元素,依次扫描每对相邻元素,对顺序不正确的元素对交换位置,整个过程如下图所示。
在这里插入图片描述
经过本轮冒泡排序,从待排序序列中找出了最大数 4,并将其放到了待排序序列的尾部,并入已排序序列中。
(4)第四轮排序,此时待排序序列包含前 2 个元素,对其进行冒泡排序的整个过程如下图所示。
在这里插入图片描述经过本轮冒泡排序,从待排序序列中找出了最大数 2,并将其放到了待排序序列的尾部,并入已排序序列中。
(5)当进行第五轮冒泡排序时,由于待排序序列中仅剩 1 个元素,无论再进行相邻元素的比较,因此直接将其并入已排序序列中,此时的序列就认定为已排序好的序列。
在这里插入图片描述

2.1 代码实现

/**
 * 冒泡排序
 */
public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        /*int[] arr = {3, 9, -1, 10, -2,20,30};

        System.out.println("-----------排序前-----------");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

        bubbleSort(arr);
        System.out.println("-----------排序后-----------");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));*/

        // 测试
        // 创建80000个随机的数组
        int[] arr = new int[80000];
        for (int i = 0; i < 80000; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * 80000);
        }

        System.out.println("-----------排序前-----------");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

        bubbleSort(arr);
        System.out.println("-----------排序后-----------");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));





    }

    public static void bubbleSort(int [] arr){
        // 临时变量
        int temp = 0;
        boolean flag = false;
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            flag = true;
            for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
                // 如果前面的数比后面的数大,则交换
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                    flag = false;
                }
            }
            if(flag){
                break;
            }
        }
    }
}

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