冒泡排序算法(JAVA)

Posted 2021-04-07 JAVA首席架构师

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它重复地走访过要排序的元素列，依次比较两个相邻的元素，如果他们的顺序（如从大到小、首字母从A到Z）错误就把他们交换过来。走访元素的工作是重复地进行直到没有相邻元素需要交换，也就是说该元素列已经排序完成。

这个算法的名字由来是因为越大的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端（升序或降序排列），就如同碳酸饮料中二氧化碳的气泡最终会上浮到顶端一样，故名“冒泡排序”。

原理：比较两个相邻的元素，将值大的元素交换至右端。

依次比较相邻的两个数，将比较小的数放在前面，比较大的数放在后面。

• 第一次比较：首先比较第一和第二个数，将小数放在前面，将大数放在后面。

• 比较第2和第3个数，将小数 放在前面，大数放在后面。

• 如此继续，知道比较到最后的两个数，将小数放在前面，大数放在后面，重复步骤，直至全部排序完成

• 在上面一趟比较完成后，最后一个数一定是数组中最大的一个数，所以在比较第二趟的时候，最后一个数是不参加比较的。

• 在第二趟比较完成后，倒数第二个数也一定是数组中倒数第二大数，所以在第三趟的比较中，最后两个数是不参与比较的。

• 依次类推，每一趟比较次数减少依次

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举例说明：要排序数组：int[] arr={6,3,8,2,9,1};   

第一趟排序：

　　　　第一次：6和3比较，6大于3，交换位置：  3  6  8  2  9  1

　　　　第二次：6和8比较，6小于8，不交换位置：3  6  8  2  9  1

　　　　第三次：8和2比较，8大于2，交换位置：  3  6  2  8  9  1

　　　　第四次：8和9比较，8小于9，不交换位置：3  6  2  8  9  1

　　　　第五次：9和1比较：9大于1，交换位置：  3  6  2  8  1  9

　　　　第一趟总共进行了5次比较， 结果为：      3  6  2  8  1  9

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第二趟排序：　　

　            第一次：3和6比较，3小于6，不交换位置：3  6  2  8  1  9

　　　　第二次：6和2比较，6大于2，交换位置：  3  2  6  8  1  9

　　　　第三次：6和8比较，6大于8，不交换位置：3  2  6  8  1  9

　　　　第四次：8和1比较，8大于1，交换位置：  3  2  6  1  8  9

　　　　第二趟总共进行了4次比较， 结果为：      3  2  6  1  8  9

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第三趟排序：

　　

　　        第一次：3和2比较，3大于2，交换位置：  2  3  6  1  8  9

　　　　第二次：3和6比较，3小于6，不交换位置：2  3  6  1  8  9

　　　　第三次：6和1比较，6大于1，交换位置：  2  3  1  6  8  9

　　　　第三趟总共进行了3次比较， 结果为：         2  3  1  6  8  9

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第四趟排序：

　　　　第一次：2和3比较，2小于3，不交换位置：2  3  1  6  8  9

　　　　第二次：3和1比较，3大于1，交换位置：  2  1  3  6  8  9

　　　　第四趟总共进行了2次比较， 结果为：        2  1  3  6  8  9

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第五趟排序：

　　

　　        第一次：2和1比较，2大于1，交换位置：  1  2  3  6  8  9

　　　　第五趟总共进行了1次比较， 结果为：  1  2  3  6  8  9

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最终结果：1  2  3  6  8  9

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冒泡排序的优点：每进行一趟排序，就会少比较一次，因为每进行一趟排序都会找出一个较大值。如上例：第一趟比较之后，排在最后的一个数一定是最大的一个数，第二趟排序的时候，只需要比较除了最后一个数以外的其他的数，同样也能找出一个最大的数排在参与第二趟比较的数后面，第三趟比较的时候，只需要比较除了最后两个数以外的其他的数，以此类推……也就是说，没进行一趟比较，每一趟少比较一次，一定程度上减少了算法的量。

时间复杂度

冒泡排序总的平均时间复杂度为：O(n2) 

代码实现：

import java.util.Arrays;

public class BubbleSort {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {4, 6, 2, 33, 53, 20, 5, 6};
        sort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    public static void sort(int[] arr) {
        //记录最后一次交换的位置
        int lastExchangeIndex = 0;
        //无序数列的边界，每次比较只需要比到这里为止
        int sortBorder = arr.length - 1;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            boolean isSorted = true;
            //无序数列的边界，每次比较只需要比到这里为止
            for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    int temp = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = arr[j];
                    arr[j] = temp;
                    //有元素交换，所以不是有序，标记变为false
                    isSorted = false;
                    //把无序数列的边界更新为最后一次交换元素的位置
                    lastExchangeIndex = j;
                }
            }
            if (isSorted) {
                break;
            }

        }
    }

}

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