动画：如何给面试官写一个满意的冒泡排序

Posted 2021-04-07 python爬虫人工智能大数据

作者 |  小鹿

来源 |  一个不甘平凡的码农

对于冒泡排序，很多小伙伴已经可以说很熟悉了，顺手就可以写出来，但对于一个初学者来说，小鹿想通过这篇文章，让你一次性就理解冒泡排序以及冒泡排序的优化，就不用去翻看其他文章了。

记得之前一个读者和小鹿说去面试的时候，面试官让写一个冒泡排序，也写出来了，最后去没有通过面试。其实他的冒泡排序没有进行优化的，这也不是重点。

在学数据结构和算法我有一个重大的发现，也包括我自己前期刚接触数据结构，对于一些排序算法都是去背加理解，但是这个理解呢，如果没有很深刻的理解，在手写代码的时候容易乱，所以呢，要想快速、正确、给面试官一个满意的冒泡排序，就跟着小鹿学起来吧。

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什么是冒泡排序？

冒泡排序，顾名思义，那就是冒泡呗。我们最先想到的是鱼在水里的冒泡的过程。“没见过鱼！”，好吧，那就让你见识一下鱼吐泡泡，哈哈！

我们可以在图中可以发现，鱼吐的泡泡离水面越近，他的泡泡就会越大，其实我们的冒泡排序和鱼吐泡泡的原理是一模一样子的。

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设计一个冒泡排序

如果你是设计冒泡排序的人，你打算怎么根据鱼吐泡泡的原理去设计呢？那今天我们就假设自己是设计冒泡排序的人，如何设计一个冒泡排序？

我们在鱼吐泡泡中发现的规律是，每次冒泡最大的会在最上边（离进水面），所以我们也要使得一组数据的最大值放在最上方。所给的原始数据如下：

为了我们好理解，我们把数组竖起来。

基本的目标我们确认了，就是让最大的数字放在数组的最尾部（我们可以想象把数组立起来，尾部在上，数组头部在下）。既然最大的放在上边，那怎么在一组数据中寻找最大值，然后放到最顶端。上边的数据就会变成下边这个样子（8位于最上边）：

如果我们从底部开始，前两个数据作对比，如果上边的数据大于下边的数据，就用这个上边的数字去和它上边的数字比较大小。如果下边的数字大于上边的数字，那我们就将这两个数字交换位置。以此类推，这样一组下来之后，这组数据的最大值就跑到了最上方（数组尾部），这个过程是怎么样子的呢？如下动画：

闪烁代表比较，放大为两个数最大值

每寻找一次最大值，就要从剩余的数据中寻找最大值依次放置到顶部。

我们看到上方的一组冒泡下来之后，8位于最上方了，然后将剩余的数据再进行冒泡，同样的冒泡过程。

假设 n 个数据，当冒泡 n - 1 次之后，所有的数据就已经排序完成了。

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冒泡排序优化

我们会发现我们设计的冒泡排序中存在一个问题就是，如果这组数据已经是排好序的，如果我们还在上边所说的一样，每个数据都要进行一次冒泡，此时的性能效率会非常低下，所以我们对设计的冒泡排序进行一次优化。

如何优化呢？我们可以加一个判断，如果我们第一组数据冒泡的过程中没有数据交换，此时数据已经是有序的了，然后直接返回在这组数据就可以了，没必要再向下继续冒泡。

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手写冒泡排序

 1/**
 2 * 时间:2019/3/14 
 3 * 功能:冒泡排序
 4 * @param a:数组
 5 * @param n:数组的大小
 6 * 边界条件:
 7 * 1) 判断数组是否有数据
 8 * 算法思路:
 9 * 1)外循环 for 需要 n 个数据 n 次冒泡
10 * 2)内循环每次冒泡的比较次数，每冒泡比较次数都 -1
11 * 3)冒泡优化
12 */
13var flag = false;
14const bubblesort = (a) =>{
15    if(a.length < 1) return;
16    for(let i = 0;i < a.length;i++){
17        for(let j = 0;j < a.length-1-i;j++){
18            if(a[j]>=a[j+1]){
19                let temp = a[j];
20                a[j] = a[j+1];
21                a[j+1] = temp;
22                flag = true;
23            }
24        }
25        if(!flag){
26            break;
27        }
28    }
29}

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冒泡排序性能

对于冒泡排序的性能的话，分析性能我么你主要从两方面入手，第一个是时间复杂度，另一个是空间复杂度。

5.1时间复杂度

在时间复杂度上，我们看效率，我们如果一次数据查找最大值的过程是需要交换 n - 1 次， n 个数据，需要进行 n - 1 次冒泡过程。所以时间复杂度为 （n-1）² = n² - 2n + 1 ，省略掉系数和低阶，所以时间复杂度为 O(n²)。

我们还有一种情况就是数据已经是排好序了，所以冒泡一次就可以了，时间复杂度是  O(n)。这是最好时间复杂度，但是总的来说，这种情况非常少，所以呢，冒泡排序的时间平均时间复杂度为 O(n²)。

5.2 空间复杂度

空间复杂度我们重点看什么？空间复杂度我们主要看额外利用的空间，比如我们在冒泡的过程中，涉及到数据交换，交换时需要申请临时的空间，它是常量级别的，其他不需开辟要额外的内存空间，所以空间复杂度为 O(1)。

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小结

今天我们主要分享了冒泡排序，它是什么，而且我们通过鱼吐泡泡的原理，自己设计了一下冒泡排序，加深了对冒泡排序的整个过程的理解。然后我们也分解了手写冒牌排序的过程，还有冒泡的优化，让我们在面试中给面试官一个满意的冒泡排序。

通常在面试中，冒泡排序最主要的是不但写出主要过程，还要考虑到冒泡排序的优化过程，很多的应聘者往往会忽略这一点，你一定不要忘记哦！

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