冒泡排序和选择排序

Posted 2020-06-14

冒泡排序和选择排序是排序算法中比较简单和容易实现的算法。冒泡排序的思想为：每一次排序过程，通过相邻元素的交换，将当前没有排好序中的最大（小）移到数组的最右（左）端。而选择排序的思想也很直观：每一次排序过程，我们获取当前没有排好序中的最大（小）的元素和数组最右（左）端的元素交换，循环这个过程即可实现对整个数组排序。

选择排序的平均时间复杂度比冒泡排序的稍低:
同样数据的情况下，2种算法的循环次数是一样的，但选择排序只有0到1次交换，而冒泡排序只有0到n次交换。

1.冒泡法： 这是最原始，也是众所周知的最慢的算法了。他的名字的由来因为它的工作看来象是冒泡： C/C++ code   ? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 #include <iostream.h>   void BubbleSort(int* pData,int Count) {     int iTemp;     for(int i=1;i<Count;i++)     {         for(int j=Count-1;j>=i;j--)         {             if(pData[j]<pData[j-1])             {                 iTemp = pData[j-1];                 pData[j-1] = pData[j];                 pData[j] = iTemp;             }         }     } }   void main() {     int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};     BubbleSort(data,7);     for (int i=0;i<7;i++)         cout<<data[i]<<" ";     cout<<"\n"; } 倒序(最糟情况) 第一轮：10,9,8,7->10,9,7,8->10,7,9,8->7,10,9,8(交换3次) 第二轮：7,10,9,8->7,10,8,9->7,8,10,9(交换2次) 第一轮：7,8,10,9->7,8,9,10(交换1次) 循环次数：6次 交换次数：6次 其他： 第一轮：8,10,7,9->8,10,7,9->8,7,10,9->7,8,10,9(交换2次) 第二轮：7,8,10,9->7,8,10,9->7,8,10,9(交换0次) 第一轮：7,8,10,9->7,8,9,10(交换1次) 循环次数：6次 交换次数：3次 上面我们给出了程序段，现在我们分析它：这里，影响我们算法性能的主要部分是循环和交换， 显然，次数越多，性能就越差。从上面的程序我们可以看出循环的次数是固定的，为1+2+...+n-1。 写成公式就是1/2*(n-1)*n。 现在注意，我们给出O方法的定义：     若存在一常量K和起点n0，使当n>=n0时，有f(n)<=K*g(n),则f(n) = O(g(n))。（呵呵，不要说没 学好数学呀，对于编程数学是非常重要的！！！） 现在我们来看1/2*(n-1)*n，当K=1/2，n0=1，g(n)=n*n时，1/2*(n-1)*n<=1/2*n*n=K*g(n)。所以f(n) =O(g(n))=O(n*n)。所以我们程序循环的复杂度为O(n*n)。 再看交换。从程序后面所跟的表可以看到，两种情况的循环相同，交换不同。其实交换本身同数据源的 有序程度有极大的关系，当数据处于倒序的情况时，交换次数同循环一样（每次循环判断都会交换）， 复杂度为O(n*n)。当数据为正序，将不会有交换。复杂度为O(0)。乱序时处于中间状态。正是由于这样的 原因，我们通常都是通过循环次数来对比算法。 3.选择法： 现在我们终于可以看到一点希望：选择法，这种方法提高了一点性能（某些情况下） 这种方法类似我们人为的排序习惯：从数据中选择最小的同第一个值交换，在从省下的部分中 选择最小的与第二个交换，这样往复下去。 C/C++ code   ? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 #include <iostream.h> void SelectSort(int* pData,int Count) {     int iTemp;     int iPos;     for(int i=0;i<Count-1;i++)     {         iTemp = pData[i];         iPos = i;         for(int j=i+1;j<Count;j++)         {             if(pData[j]<iTemp)             {                 iTemp = pData[j];                 iPos = j;             }         }         pData[iPos] = pData[i];         pData[i] = iTemp;     } }   void main() {     int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};     SelectSort(data,7);     for (int i=0;i<7;i++)         cout<<data[i]<<" ";     cout<<"\n"; } 倒序(最糟情况) 第一轮：10,9,8,7->(iTemp=9)10,9,8,7->(iTemp=8)10,9,8,7->(iTemp=7)7,9,8,10(交换1次) 第二轮：7,9,8,10->7,9,8,10(iTemp=8)->(iTemp=8)7,8,9,10(交换1次) 第一轮：7,8,9,10->(iTemp=9)7,8,9,10(交换0次) 循环次数：6次 交换次数：2次 其他： 第一轮：8,10,7,9->(iTemp=8)8,10,7,9->(iTemp=7)8,10,7,9->(iTemp=7)7,10,8,9(交换1次) 第二轮：7,10,8,9->(iTemp=8)7,10,8,9->(iTemp=8)7,8,10,9(交换1次) 第一轮：7,8,10,9->(iTemp=9)7,8,9,10(交换1次) 循环次数：6次 交换次数：3次 遗憾的是算法需要的循环次数依然是1/2*(n-1)*n。所以算法复杂度为O(n*n)。 我们来看他的交换。由于每次外层循环只产生一次交换（只有一个最小值）。所以f(n)<=n 所以我们有f(n)=O(n)。所以，在数据较乱的时候，可以减少一定的交换次数。