冒泡排序的优化与误区

Posted 2020-08-14 我所向往的美好

冒泡排序（Bubble Sort）是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。

　　冒泡排序算法的运作如下:

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.  对每一对相邻元素作同样的工作，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。

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正常的冒泡排序代码：

 1 public class BubbleSort{
 2      public static void main(String[] args){
 3          int score[] = {67, 69, 75, 87, 89, 90, 99, 100};
 4          for (int i = 0; i < score.length -1; i++){    //最多做n-1趟排序
 5              for(int j = 0 ;j < score.length - i - 1; j++){    //对当前无序区间score[0......length-i-1]进行排序(j的范围很关键，这个范围是在逐步缩小的)
 6                  if(score[j] < score[j + 1]){    //把小的值交换到后面
 7                      int temp = score[j];
 8                      score[j] = score[j + 1];
 9                      score[j + 1] = temp;
10                  }
11              }            
12              System.out.print("第" + (i + 1) + "次排序结果：");
13              for(int a = 0; a < score.length; a++){
14                  System.out.print(score[a] + "\t");
15              }
16              System.out.println("");
17          }
18              System.out.print("最终排序结果：");
19              for(int a = 0; a < score.length; a++){
20                  System.out.print(score[a] + "\t");
21         }
22      }
23  }

//那么问题来了？在排序过程中发现后面的元素已经是排好序了，那么后面的继续便利就是浪费了，因此增加flag标志位，进行提前终止

提高算法的效率

 

 1 /**
 2  * 原因，当冒泡排序发现元素已经是排序好了的时候，并不会停止这将会浪费时间复杂度。
 3  * 分析：当把大的数不断后移的时候，在下一次再次进行排序检验的时候发现当前已经是排好序的了，那么不再继续循环直接跳出
 4  * 这里节省的时间复杂度值得是：减少了for循环的次数：比如{1， 3， 2 ，9 ，4} 经过
 5  * 第一次冒泡后变为{1,2,3,4,9}，此时的flag仍为false，然后继续下一波外层循环，flag此时为true了，但是内部for循环还是要走一遍
 6  * 这个是必须的否则就会和第二种优化一样不够健壮，在内部for循环里面，没有一次可以进入if判断了，说明在已经排好的最大数的前面的数组已经为有序的了
 7  * 此时才应该是break，这种优化只是部分上优化了冒泡。
 8  */
 9 public class BubbleSortAnalyse {
10 
11     public static int[] sort(int[] data) {
12         int temp;
13         boolean flag = false;
14 
15         for (int i = 0; i < data.length - 1; i++) {
16             flag = true;
17             for (int j = 0; j < data.length - i - 1; j++) {
18                 if (data[j] > data[j + 1]) {
19                     temp = data[j];
20                     data[j] = data[j + 1];
21                     data[j + 1] = temp;
22                     flag = false;
23                 }
24             }
25             // 如果上一轮冒泡排序已经全部有序
26             // 即flag!=false，则直接退出，不用进行下一轮冒泡循环,提高效率，否则数组已经有序了，他还会继续冒泡循环
27             if (flag) {
28                 break; // 可以注释这一行，单步测试或者查看i的值即可验证
29             }
30             // System.out.println(i);
31         }
32         return data;
33     }
34 
35     // 冒泡排序优化，通过flag进行判断排序是否提前已经结束。
36     // 该优化存在缺陷，当最小的数可能还在后面已经排好序的数组中时就已经停掉了，
37     //
38     public static void BubbleSort(int[] arr) {
39         int n = arr.length;
40         int i, j, temp, flag; // temp临时变量，flag是否提前结束的标志位
41         flag = 1;// flag等于1表示循环没有结束，0表示循环已经结束
42         // 冒泡排序
43         for (i = 1; i < n && flag == 1; i++) {
44             for (j = 0; j < n - i; j++) {
45                 // 如果以后的循环不改变flag的值，说明没有发生数组交换
46                 // 也就是说这个数组已经是排好序的了。
47                 flag = 0;
48                 if (arr[j] > arr[j + 1]) {
49                     // 只要是有一次也需要置为1
50                     flag = 1;
51                     // 交换
52                     temp = arr[j];
53                     arr[j] = arr[j + 1];
54                     arr[j + 1] = temp;
55                 }
56 
57             }
58         }
59     }
60 
61     public static void main(String[] args) {
62         int[] arr = { 2, 3, 9, 1, 10 };
63         // BubbleSort(arr);
64         int[] arr2 = sort(arr);
65         for (int i : arr2) {
66             System.out.println(i);
67         }
68     }
69 }

 

 

 

 

具体的在代码中的注释已经详细给出解释。