毕业生求职必会算法 冒泡排序

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了毕业生求职必会算法 冒泡排序相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

这篇博客对冒泡排序算法进行了详细的代码实现,并且进行了两次优化,供大家一起参考学习。相关文章:

一、什么是冒泡排序

冒泡排序是一种最基础的交换排序。冒泡排序就像水冒泡,小(大)的元素经过不断的交换由水底慢慢的浮到水的顶端。

二、冒泡排序算法的思想

我们从左边开始把相邻的两个数两两做比较,当一个元素大于右侧与它相邻的元素时,交换它们之间位置,反之,它们之间的位置不发生变化。冒泡排序是一种稳定的排序算法。


时间复杂度 空间复杂度
O(n^2) O(1)

三、代码实现

public class BubbleSort1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("输入要排序的值,输入的每个值用逗号隔开:");
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        String str = input.nextLine();
        // 将字符串按照","拆分成字符串数组
        String[] strArray = str.split(",");
        // 新建数组用来存储拆分出来的每个值
        int[] array = new int[strArray.length];
        // 给数组循环遍历赋值
        for (int i = 0; i < strArray.length; i++) {
            array[i] = Integer.parseInt(strArray[i]);
        }

        System.out.println("排序前的数组:" + Arrays.toString(array));
        // 排序
        sort(array);
        System.out.println("排序后的数组:" + Arrays.toString(array));
    }

    /**
     * 用冒泡排序算法对数组进行排序
     * @param array
     */

    private static void sort(int[] array) {
        // array.length - 1是因为最后一轮不需要排序
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            System.out.println("第" + (i + 1) + "趟");
            // array.length - i是因为每一轮都能确定排序好一个数
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {
                int temp = 0;
                if (array[j] > array[j + 1]) {
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                }
                System.out.println("  第" + (j + 1) + "次:" + Arrays.toString(array));
            }
        }
    }
}

算法执行结果:

输入要排序的值,输入的每个值用逗号隔开:
6,9,8,3,2,11,15,16,18,19
排序前的数组:[698321115161819]
1
  第1次:[698321115161819]
  第2次:[689321115161819]
  第3次:[683921115161819]
  第4次:[683291115161819]
  第5次:[683291115161819]
  第6次:[683291115161819]
  第7次:[683291115161819]
  第8次:[683291115161819]
  第9次:[683291115161819]
2
  第1次:[683291115161819]
  第2次:[638291115161819]
  第3次:[632891115161819]
  第4次:[632891115161819]
  第5次:[632891115161819]
  第6次:[632891115161819]
  第7次:[632891115161819]
  第8次:[632891115161819]
3
  第1次:[362891115161819]
  第2次:[326891115161819]
  第3次:[326891115161819]
  第4次:[326891115161819]
  第5次:[326891115161819]
  第6次:[326891115161819]
  第7次:[326891115161819]
4
  第1次:[236891115161819]
  第2次:[236891115161819]
  第3次:[236891115161819]
  第4次:[236891115161819]
  第5次:[236891115161819]
  第6次:[236891115161819]
5
  第1次:[236891115161819]
  第2次:[236891115161819]
  第3次:[236891115161819]
  第4次:[236891115161819]
  第5次:[236891115161819]
6
  第1次:[236891115161819]
  第2次:[236891115161819]
  第3次:[236891115161819]
  第4次:[236891115161819]
7
  第1次:[236891115161819]
  第2次:[236891115161819]
  第3次:[236891115161819]
8
  第1次:[236891115161819]
  第2次:[236891115161819]
9
  第1次:[236891115161819]
排序后的数组:[236891115161819]

从上图中的运行结果可以看出,第5趟排序后就已经是有序的了,可是算法还是进行了后面的排序,因此对算法进行以下的第一次优化。

1.第一次优化

增加一个标记(flag),每次发生交换,就进行标记,如果某次循环完没有标记,则说明已经完成排序,数组有序,剩下的几趟排序就不需要再去执行了,可以提前结束排序。

public class BubbleSort2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("输入要排序的值,输入的每个值用逗号隔开:");
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        String str = input.nextLine();

        // 将字符串按照","拆分成字符串数组
        String[] strArray = str.split(",");
        // 新建数组用来存储拆分出来的每个值
        int[] array = new int[strArray.length];
        // 给数组循环遍历赋值
        for (int i = 0; i < strArray.length; i++) {
            array[i] = Integer.parseInt(strArray[i]);
        }

        System.out.println("排序前的数组:" + Arrays.toString(array));

        // 排序
        sort(array);
        System.out.println("排序后的数组:" + Arrays.toString(array));
    }

    /**
     * 用冒泡排序算法对数组进行排序
     *
     * @param array
     */

    private static void sort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            System.out.println("第" + (i + 1) + "趟");
            // 优化冒泡排序,增加判断位,有序标记,每一轮的初始是true
            boolean flag = true;
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {
                // 找最小数,如果前一位比后一位大,则交换位置
                int temp = 0;
                if (array[j] > array[j + 1]) {
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                    // 有元素交换,所以不是有序,标记变为false
                    flag = false;
                }
                System.out.println("  第" + (j + 1) + "次:" + Arrays.toString(array));
            }
            // 说明上面内层for循环中,没有交换任何元素,直接跳出外层循环
            if (flag) {
                break;
            }
        }
    }
}

算法执行结果:

输入要排序的值,输入的每个值用逗号隔开:
6,9,8,3,2,11,15,16,18,19
排序前的数组:[698321115161819]
1
  第1次:[698321115161819]
  第2次:[689321115161819]
  第3次:[683921115161819]
  第4次:[683291115161819]
  第5次:[683291115161819]
  第6次:[683291115161819]
  第7次:[683291115161819]
  第8次:[683291115161819]
  第9次:[683291115161819]
2
  第1次:[683291115161819]
  第2次:[638291115161819]
  第3次:[632891115161819]
  第4次:[632891115161819]
  第5次:[632891115161819]
  第6次:[632891115161819]
  第7次:[632891115161819]
  第8次:[632891115161819]
3
  第1次:[362891115161819]
  第2次:[326891115161819]
  第3次:[326891115161819]
  第4次:[326891115161819]
  第5次:[326891115161819]
  第6次:[326891115161819]
  第7次:[326891115161819]
4
  第1次:[236891115161819]
  第2次:[236891115161819]
  第3次:[236891115161819]
  第4次:[236891115161819]
  第5次:[236891115161819]
  第6次:[236891115161819]
5
  第1次:[236891115161819]
  第2次:[236891115161819]
  第3次:[236891115161819]
  第4次:[236891115161819]
  第5次:[236891115161819]
排序后的数组:[236891115161819]

从第一次优化后的结果可以看出,在每趟排序中,右面的许多元素已经是有序的结果了,可算法还是进行后面数值的排序,因此进行第二次优化。

2.第二次优化

定义arrBoundary 是无序数组的边界,每次比较比到这里为止,不需要进行后面的排序了。

public class BubbleSort3 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("输入要排序的值,输入的每个值用逗号隔开:");
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        String str = input.nextLine();

        // 将字符串按照',"拆分成字符串数组
        String[] strArray = str.split(",");
        // 新建数组用来存储拆分出来的每个值
        int[] array = new int[strArray.length];
        // 给数组循环遍历赋值
        for (int i = 0; i < strArray.length; i++) {
            array[i] = Integer.parseInt(strArray[i]);
        }

        System.out.println("排序前的数组:" + Arrays.toString(array));

        // 排序
        sort(array);
        System.out.println("排序后的数组:" + Arrays.toString(array));
    }

    /**
     * 用冒泡排序算法对数组进行排序
     *
     * @param array
     */

    private static void sort(int[] array) {

        // 用来交换的临时数
        int temp = 0;
        // 最后一次交换的下标
        int lastSwapIndex = 0;
        // 无序数组的边界,每次比较比到这里为止
        int arrBoundary = array.length - 1;

        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            System.out.println("第" + (i + 1) + "趟");
            // 优化冒泡排序,增加判断位,有序标记,每一轮的初始是true
            boolean flag = true;
            for (int j = 0; j < arrBoundary; j++) {
                // 找最小数,如果前一位比后一位大,则交换位置
                if (array[j] > array[j + 1]) {
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                    // 有元素交换,所以不是有序,标记变为false
                    flag = false;
                    // 最后一次交换元素的位置
                    lastSwapIndex = j;
                }
                System.out.println("  第" + (j + 1) + "次:" + Arrays.toString(array));
            }

            // 把最后一次交换元素的位置赋值给无序数组的边界
            arrBoundary = lastSwapIndex;
            // 说明上面内层for循环中,没有交换任何元素,直接跳出外层循环
            if (flag) {
                break;
            }
        }
    }
}

算法执行结果:

输入要排序的值,输入的每个值用逗号隔开:
6,9,8,3,2,11,15,16,18,19
排序前的数组:[698321115161819]
1
  第1次:[698321115161819]
  第2次:[689321115161819]
  第3次:[683921115161819]
  第4次:[683291115161819]
  第5次:[683291115161819]
  第6次:[683291115161819]
  第7次:[683291115161819]
  第8次:[683291115161819]
  第9次:[683291115161819]
2
  第1次:[683291115161819]
  第2次:[638291115161819]
  第3次:[632891115161819]
3
  第1次:[362891115161819]
  第2次:[326891115161819]
4
  第1次:[236891115161819]
5
排序后的数组:[236891115161819]

注:冒泡排序里面需要交换两个元素的位置,交换两个元素可以用异或的操作,这样不需要创建第三个变量,减少内存开销。

可以对排序过程中交换两个元素的方法修改如下:

if (array[j] > array[j + 1]) {
    array[j + 1] ^= array[j];
    array[j] ^= array[j + 1];
    array[j + 1] ^= array[j];
}


由于水平有限,内容难免有不足,恳请各位大佬不吝赐教!



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