核桃干货 | Java算法之冒泡排序（超详细）

Posted 2021-04-02 核桃AI

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冒泡排序基本思想核心思想是从头开始让相邻的两个元素进行比较，符合条件就交换位置，这样就把最大值或者最小值放到数组的最后面了；接着再从头开始两两比较交换，直到把最大值或者最小值放到数组的倒数第二位。（即不需要与最后一位数进行对比）.....以此类推，直到排序完成。

简单理解：

每次都从第一个元素开始(索引0),向后两两比较,只要后面的比前面的大,就交换(从大到小) 。

用最简单的代码实现冒泡排序对数组进行从大到小的顺序排列： 

int[] array = {3,4,5,6,7};

第一趟排序比较的顺序：array[0]和array[1]比较,array[1]和array[2]比较,array[2]和array[3]比较,array[3]和array[4]比较

代码

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
public class BubbleSort { public static void main(String[] args) { //定义数组 int[] array = {3,4,5,6,7}; //从索引为0开始依次向后两两比较,总共比较4次 for(int i = 0;i<4;i++) { if(array[i] int temp = array[i]; array[i] = array[i+1]; array[i+1] = temp; } } System.out.println("第一趟排序后:"+Arrays.toString(array)); }}
 
   
   
 

运行结果

第一趟排序后:[4, 5, 6, 7, 3]

第二趟排序

比较的顺序：array[0]和array[1]比较,array[1]和array[2]比较,array[2]和array[3]比较

代码

在第一趟排序的BubbleSort类中,添加如下代码片段:

//从索引为0开始依次向后两两比较,总共比较3次for(int i = 0;i<3;i++) { if(array[i] int temp = array[i]; array[i] = array[i+1]; array[i+1] = temp; }}System.out.println("第二趟排序后:"+Arrays.toString(array));

运行结果

第二趟排序后:[5, 6, 7, 4, 3]

第三趟排序

比较的顺序：array[0]和array[1]比较,array[1]和array[2]比较

代码

在第二趟排序的BubbleSort类中,添加如下代码片段:

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
//从索引为0开始依次向后两两比较,总共比较2次for(int i = 0;i<2;i++) { if(array[i] int temp = array[i]; array[i] = array[i+1]; array[i+1] = temp; }}System.out.println("第三趟排序后:"+Arrays.toString(array));
 
   
   
 

运行结果

第三趟排序后:[6, 7, 5, 4, 3]

第四趟排序

比较的顺序：array[0]和array[1]比较

代码

在第三趟排序的BubbleSort类中,添加如下代码片段:

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
//从索引为0开始依次向后两两比较,总共比较1次for(int i = 0;i<1;i++) { if(array[i] int temp = array[i]; array[i] = array[i+1]; array[i+1] = temp; }}System.out.println("第四趟排序后:"+Arrays.toString(array));
 
   
   
 
 
   
   
 

  
    
    
  

 
   
   
 

运行结果

第四趟排序后:[7, 6, 5, 4, 3]

找出共性优化冒泡排序代码

以上代码,我们发现对于5个数字的排序我们用了简单的4个for循环就可以完成,而且每个for循环的内容都差不多,这样可以对以上4个for循环的内容进行变化,很容易看出里面的共性的内容,从而更方便的简化代码.每个for循环的初始化条件都是i=0,for循环中的内容都是相同的，只有结束条件不同。

第一个for的结束条件是<4；第二个for循环的结束条件<3；第三个for循环的结束条件<2；第四个for循环的结束条件<1；我们发现4正好是数组的长度-1,这样可以进行如下优化: 第一个for的结束条件是 。

（注意：其实最后减的数字可以不写的,写上是为了提高效率,但是前面的array.length-1中的-1不能省略,是为了防止索引越界异常,因为我们进行比较的时候,分别用i和i+1作为索引获取数组中的元素,所以要保证i和i+1都不能越界。）

代码

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
public class BubbleSort { public static void main(String[] args) { //定义数组 int[] array = {3,4,5,6,7}; //从索引为0开始依次向后两两比较 for(int i = 0;i if(array[i] int temp = array[i]; array[i] = array[i+1]; array[i+1] = temp; } } System.out.println("第一趟排序后:"+Arrays.toString(array)); //从索引为0开始依次向后两两比较,总共比较3次 for(int i = 0;i if(array[i] int temp = array[i]; array[i] = array[i+1]; array[i+1] = temp; } } System.out.println("第二趟排序后:"+Arrays.toString(array)); //从索引为0开始依次向后两两比较,总共比较2次 for(int i = 0;i if(array[i] int temp = array[i]; array[i] = array[i+1]; array[i+1] = temp; } } System.out.println("第三趟排序后:"+Arrays.toString(array)); //从索引为0开始依次向后两两比较,总共比较1次 for(int i = 0;i if(array[i] int temp = array[i]; array[i] = array[i+1]; array[i+1] = temp; } } System.out.println("第四趟排序后:"+Arrays.toString(array)); }}
 
   
   
 
 
   
   
 

  
    
    
  

 
   
   
 

运行结果

第一趟排序后:[4, 5, 6, 7, 3]

第二趟排序后:[5, 6, 7, 4, 3]

第三趟排序后:[6, 7, 5, 4, 3]

第四趟排序后:[7, 6, 5, 4, 3]

冒泡排序的最终代码

以上4个for循环代码重复性较高,唯独不一样的地方就是每个for循环结束条件最后减的数字不同,第一个for循环结束条件减的数字是0,第二个for循环结束条件减的数字是1,第3个for循环结束条件减的数字是2,第4个for循环结束条件减的数字是3,这样可以写一个循环4次的for循环,假设循环变量为j,只要j的取值>=0开始到<4结束,正好能获取0,1,2,3的数字,然后把上面的任意一个for循环作为循环体,把该循环体中for循环的结束条件中最后减掉的数字用j替换掉即可。

发现5个数只需要排4趟,那么n个数需要排n-1趟,如果上面的循环中的变量j的范围固定写成<4,对于有6,7,...个数字的数组排序是不通用的,所以4可以使用数组的长度array.length-1 = 5-1 来表示。

代码

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
public class BubbleSort {
 public static void main(String[] args) {
 //定义数组
 int[] array = {3,4,5,6,7};
 System.out.println("排序前的内容:"+Arrays.toString(array));
 for(int j = 0;j
 //j:0,1,2,3
 //i = 0:表示每次都从索引为0的开始,向后两两比较
 for(int i = 0;i
 //内层循环,每趟执行的次数,‐1为了防止索引越界,‐j为了提高效率
 if(array[i]
 int temp = array[i];
 array[i] = array[i+1];
 array[i+1] = temp;
 }
 }
 }
 System.out.println("排序后的内容:"+Arrays.toString(array));
 }
}
 
   
   
 
 
   
   
 

  
    
    
  

 
   
   
 

运行结果

排序前的内容:[3, 4, 5, 6, 7]

排序后的内容:[7, 6, 5, 4, 3]

总结

1、冒泡排序的原理：每次都从第一个元素开始(索引0),向后两两比较,只要后面的比前面的大,就交换(从大到小)

2、通过画图分析，5个数字排4趟，n数字排n-1趟，而外层的for循环代表的是循环的趟数，所以外层循环的结束条件是array.length-1，但是写array.length代码也没有问题，比如5个数字在第4趟都已经排好了，再进行第5趟排序,也不会影响程序的结果。

3、内层循环变量的初始值写成int i =0，是为了保证每次都从第一个元素开始(索引为0)向后两两比较。

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