算法------排序算法------冒泡排序法

news2024/11/20 18:32:33

介绍

冒泡排序法又称交换排序法，原理是从第一个元素开始，比较相邻元素的大小，如大小顺序有误，则对调后再进行下一个元素的比较，一次扫描之后可以确保最后一个元素位于正确的位置。接下来进行的第二次扫描，以此类推知道所有元素排序完成为止。例如下面的示例：
在这里插入图片描述
由上图可知，5个元素的冒泡排序必须执行5-1次扫描，第一次扫描需要比较5-1次，第二次比较5-1-1次，以此类推，共比较4+3+2+1=10次。

冒泡排序算法分析

n个元素的冒泡排序必须执行n-1次扫描

最坏情况下和平均情况均需比较（n-1）+（n-2）+(n-3)+…+3+2+1=n(n-1)/2次，时间复杂度为O(n^2)。最好情况下只许一次扫描，也就是说没有数据进行交换位置的操作则表示已经排序完成，所以只进行了n-1次比较，时间复杂度为O(n)。
由于冒泡排序为相邻两个数据互相比较后决定是否互换位置，并不会改变原来排序的顺序，因为属于稳定性算法。
因为只需要一个额外的空间，所以空间复杂度为最佳
此排序算法只适用于数据量小或有部分数据已经排序的情况

编码实现

package com.lifly.algorithm.sort;

/**
 * @Author: LiFly
 * @Date: 2023/6/24 20:48
 * @Description: 冒牌排序
 */
public class BubbleSort {

    public static void main(String[] args) {
        int[] data =  {56,24,86,63,16};
        System.out.print("原始数据：");
        BubbleSort bubbleSort = new BubbleSort();
        bubbleSort.showDate(data);
        bubbleSort.bubble(data);



    }

    /**
     * 循环打印数据
     * @param data
     */
    public void showDate(int[] data){
        for (int datum : data) {
            System.out.print(datum+" ");
        }
        System.out.println("\n");
    }

    /**
     * 排序
     * @param data
     */
    public void bubble(int [] data){
        for (int i = data.length-1; i >= 0; i--) {
            for (int j = 0; j < i ; j++) {
                if (data[j+1] < data[j]){
                    int temp = data[j];
                    data[j] = data[j+1];
                    data[j+1] = temp;
                }
            }
            System.out.print("第"+(data.length-i)+"次排序：");
            for (int datum : data) {
                System.out.print(datum+" ");
            }
            System.out.print("\n");
        }
        System.out.print("\n");
        System.out.print("排好序的数据为：");
        showDate(data);
    }
}

结果显示
在这里插入图片描述

效率改进

不管数据是否已排序完成都会固定执行n(n-1)/2次，我们可以使用岗哨的概念改进冒泡排序，以提高程序执行的效率。
代码如下：

package com.lifly.algorithm.sort;

/**
 * @Author: LiFly
 * @Date: 2023/6/24 20:48
 * @Description: 冒牌排序
 */
public class BubbleSort {

    public static void main(String[] args) {
        int[] data =  {16,56,24,63,86};
        System.out.print("原始数据：");
        BubbleSort bubbleSort = new BubbleSort();
        bubbleSort.showDate(data);
        bubbleSort.bubble(data);



    }

    /**
     * 循环打印数据
     * @param data
     */
    public void showDate(int[] data){
        for (int datum : data) {
            System.out.print(datum+" ");
        }
        System.out.println("\n");
    }

    /**
     * 排序
     * @param data
     */
    public void bubble(int [] data){
        for (int i = data.length-1; i >= 0; i--) {
            int flag = 0;
            for (int j = 0; j < i ; j++) {
                if (data[j+1] < data[j]){
                    int temp = data[j];
                    data[j] = data[j+1];
                    data[j+1] = temp;
                    flag++;
                }
            }
            if (flag == 0){
                break;
            }
            System.out.print("第"+(data.length-i)+"次排序：");
            for (int datum : data) {
                System.out.print(datum+" ");
            }
            System.out.print("\n");
        }
        System.out.print("\n");
        System.out.print("排好序的数据为：");
        showDate(data);
    }
}