冒泡排序的动态演示

Posted 2021-04-07 Python百草园

冒泡排序的基本原理是：

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. 对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。 
   

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。

利用柱形图可以实现这个排序过程的演示：

先绘制全部元素的柱形图，再把要比较的元素用绿色重绘：

plt.bar(x, nums, color="orange",align='center') # 先绘制初始状态plt.bar(j + 1, nums[j], color="g", align="center") # 正在比较的两个元素用红色重绘plt.bar(j + 2, nums[j + 1], color="g", align="center") # 正在比较的两个元素用红色重绘

如果比较结果是前面元素比后面元素大，需要交换，再把交换后的结果重绘：

if nums[j] > nums[j + 1]: # 比较当前元素和后一个元素值的大小 nums[j], nums[j + 1] = nums[j + 1], nums[j] # 若前面的元素值大于后面的值，交换顺序 plt.cla() # 清除内容 plt.bar(x, nums, color="orange",align='center') # 重绘制初始状态 plt.bar(j+1, nums[j], color="r", align="center") # 用红色重绘交换的两个元素 plt.bar(j + 2, nums[j + 1], color="r", align="center") # 用红色重绘交换的两个元素

比较一趟的图示如下：

完整参考代码：

#=============================================# 作者: 武汉理工大学 赵广辉# 日期: 2020.06.03#Email：[e-mail]# 版权: 作者原创,版权所有,谢绝转载# 教材：Python语言及其应用#=============================================import randomimport numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt
def BubbleSort(num,start,stop): x = np.arange(1, num + 1) # 产生x数组，从1到num nums = random.sample(range(start,stop), 10) # 从(start,stop)随机产生10个不相等的整数 for i in range(len(nums) - 1): # 从0 到nums元素个数减1 for j in range(len(nums) - 1 - i): # 最后的i个元素比较过了，不需要再比较 plt.ion() # 打开交互模式 plt.cla() # 清除内容 plt.bar(x, nums, color="orange",align='center') # 先绘制初始状态 plt.bar(j + 1, nums[j], color="g", align="center") # 正在比较的两个元素用红色重绘 plt.bar(j + 2, nums[j + 1], color="g", align="center") # 正在比较的两个元素用红色重绘 plt.pause(0.2) # 暂停1秒 if nums[j] > nums[j + 1]: # 比较当前元素和后一个元素值的大小 nums[j], nums[j + 1] = nums[j + 1], nums[j] # 若前面的元素值大于后面的值，交换顺序 plt.cla() # 清除内容 plt.bar(x, nums, color="orange",align='center') # 重绘制初始状态 plt.bar(j+1, nums[j], color="r", align="center") # 用红色重绘交换的两个元素 plt.bar(j + 2, nums[j + 1], color="r", align="center") # 用红色重绘交换的两个元素 plt.pause(0.2) # 暂停1秒 plt.ioff() # 关闭交互模式
if __name__ == '__main__': num = 10 # 参与比较的元素的个数,可改为用户输入 start,stop= 0,100 # 随机元素的范围，可由用户输入 BubbleSort(num, start, stop) # 排序函数

结合前面一个教程，可以将其导入为gif动画