Bash : 冒泡排序

Posted 2021-02-07 sparkdev

冒泡排序是非常基础的排序算法，本文我们看看在 Bash 脚本中如何写冒泡排序。本文的演示环境为 ubuntu 16.04。

冒泡排序的简要描述如下：

• 通过连续的比较对数组中的元素进行排序
• 比较两个相邻的元素，如果顺序不对，就交换这两个元素的位置
• 当第一轮比较结束之后，最 "重" 的元素就会被移动到最底部
• 当第二轮比较结束之后，第二 "重" 的元素就会被移动到次底部的位置
• 这意味着每轮比较不需要比较之前已经 "沉淀" 好的数据
• 如果有 n 个元素，则一共执行 n-1 轮比较

用 for 循环实现冒泡

准备一个数组(Bash 数组相关的内容请参考《Bash : 索引数组》一文)：

declare -a myArr=(10 1 30 13 2 22)

然后来主备一个交换数组元素的函数：

# 定义函数 exchangeEle() 交换数组中两个元素的位置
exchangeEle()
{
    # 使用临时变量保存数组元素
    local temp=${myArr[$1]}
    # 交换元素的位置
    myArr[$1]=${myArr[$2]}
    myArr[$2]=$temp

    return
}

下面通过一个经典的两层循环来完成排序：

# 获取数组的长度
arrlen=${#myArr[@]}

# 通过 for 循环对数组排序，注意此时是以字符串来比较的
for (( last = $arrlen ; last > 1 ; last-- ))
do
    for (( i = 0 ; i < last - 1 ; i++ ))
    do
        [[ "${myArr[$i]}" > "${myArr[$((i+1))]}" ]] && exchangeEle $i $((i+1))
    done
done

这就 OK 了，跑跑看：

好吧，数字被作为字符串来比较了。修正这个问题非常简单，把比较的代码换成下面的就可以了：

[[ "${myArr[$i]}" -gt "${myArr[$((i+1))]}" ]] && exchangeEle $i $((i+1))

关于 Bash 中的比较操作，请参考《Bash : test 命令》一文。
再运行一次，就能看到正确结果了：

用 while 循序实现冒泡

下面我们来介绍使用 while 循序的版本。这次我们按字母序来排列数组中存放的国家名称：

myArr=(Netherlands Ukraine Zaire Turkey Russia Yemen Syria Brazil Argentina Nicaragua Japan Mexico Venezuela Greece England)

这里我们使用了转义符 将数组元素的值放在不同的行上，这样可以避免行中的内容过长。具体的代码如下：

# 从索引 0 开始列出整个数
echo "The order of the original data in the array:"
echo "${myArr[*]}"

# 获取数组的长度，并用来控制循环的次数。
n=${#myArr[@]}

echo "Start bubbling sort:"
while [ "$n" -gt 1 ] # 执行 n-1 轮外部循环。
do
    index=0 # 内部循环时的数组元素索引，在每轮循环开始之前需要重置。
    while [ "$index" -lt $(expr $n - 1) ] # 开始内部循环。
    do
        if [[ ${myArr[$index]} > ${myArr[$(expr $index + 1)]} ]]
        then
            exchangeEle $index $(expr $index + 1) # 交换数组元素位置。
        fi
        let "index += 1"
    done # 内部循环结束。
    let "n -= 1" # 外部循环计数减 1。
    # 输出每轮排序后的结果。
    echo "${myArr[*]}"
done # 外部循环结束。

echo "Sorted data order:"
echo "${myArr[*]}"

同样是两层循环，算法完全一样，只不过是写法有一点点不同。为了显示排序的过程，这次输出了每轮排序后的中间结果：

demo 代码

下面是本文中 demo 的完整代码：

#!/bin/bash
# bubble.sh, 本例主要用来演示索引数组的排序
# 冒泡排序的简要描述如下:
# 通过连续的比较对数组中的元素进行排序
# 比较两个相邻的元素，如果顺序不对，就交换这两个元素的位置
# 当第一轮比较结束之后，最 "重" 的元素就会被移动到最底部
# 当第二轮比较结束之后，第二 "重" 的元素就会被移动到次底部的位置
# 这意味着每轮比较不需要比较之前已经 "沉淀" 好的数据
# 一共执行 n-1 轮比较

# 定义函数 exchangeEle() 交换数组中两个元素的位置
exchangeEle()
{
    # 使用临时变量保存数组元素
    local temp=${myArr[$1]}
    # 交换元素的位置
    myArr[$1]=${myArr[$2]}
    myArr[$2]=$temp

    return
}

declare -a myArr=(10 1 30 13 2 22)

# 从索引 0 开始列出整个数组
echo "The order of the original data in the array:"
echo "${myArr[*]}"

# 获取数组的长度
arrlen=${#myArr[@]}

# 通过 for 循环对数组排序，注意此时是以字符串来比较的
for (( last = $arrlen ; last > 1 ; last-- ))
do
    for (( i = 0 ; i < last - 1 ; i++ ))
    do
        [[ "${myArr[$i]}" > "${myArr[$((i+1))]}" ]] && exchangeEle $i $((i+1))
    done
done

echo "Sorted data order as string:"
echo "${myArr[*]}"

# 通过 for 循环对数组排序，这次是作为整数来比较
for (( last = $arrlen ; last > 1 ; last-- ))
do
    for (( i = 0 ; i < last - 1 ; i++ ))
    do
        [[ "${myArr[$i]}" -gt "${myArr[$((i+1))]}" ]] && exchangeEle $i $((i+1))
    done
done

echo "Sorted data order as number:"
echo "${myArr[*]}"

myArr=(Ukraine Zaire Russia Yemen Syria Argentina Japan Mexico Greece)
#这里我们还使用转义符  将数组元素的值放在不同的行上，这样可以避免行中的内容过长。

# 从索引 0 开始列出整个数
echo "The order of the original data in the array:"
echo "${myArr[*]}"

# 获取数组的长度，并用来控制循环的次数。
n=${#myArr[@]}

echo "Start bubbling sort:"
while [ "$n" -gt 1 ] # 执行 n-1 轮外部循环。
do
    index=0 # 内部循环时的数组元素索引，在每轮循环开始之前需要重置。
    while [ "$index" -lt $(expr $n - 1) ] # 开始内部循环。
    do
        if [[ ${myArr[$index]} > ${myArr[$(expr $index + 1)]} ]]
        then
            exchangeEle $index $(expr $index + 1) # 交换数组元素位置。
        fi
        let "index += 1"
    done # 内部循环结束。
    let "n -= 1" # 外部循环计数减 1。
    # 输出每轮排序后的结果。
    echo "${myArr[*]}"
done # 外部循环结束。

echo "Sorted data order:"
echo "${myArr[*]}"

参考：
《高级 Bash 脚本编程指南》