排序算法之冒泡和快排

Posted 2020-09-07

冒泡排序：

顾名思义：参与排序的数据就像水中的气泡慢慢浮出水面一样“浮”到数列顶端。

冒泡排序要点：

1、  两层循环，外层循环控制走访数列重复进行的次数，内层循环进行数据的比较、交换，是数据“上浮”。

2、  内层循环是相邻的数据进行比较。

C语言代码实现：

// 冒泡排序
void sort_bubble(int n){
    int i,j;
    for(i=0;i<n-1;i++){
        for(j=0;j<n-1-i;j++){
            if(arr[j]>arr[j+1]){
                // 进行一次交换
                exchange(j,j+1);
            }
        }
    }
    
}

代码优化：

通过对核心代码的分析，不难发现，当给我们的数据已经是有序状态时，外层循环仍旧会执行n-1次，内层循环因为数据已经有序，只会进行相邻数据的比较而不进行数据的交换。这个时候我们的外层循环导致我们的程序做了很多的无用功。因此我们需要对外层循环进行优化。

我们已经知道，如果我们的数据已经是有序状态时，程序的内层循环是只进行数据的比较而不进行数据的交换，那么我们可以在内层循环设置一个变量，用来通知外层循环数据是否已经达到有序状态，如果已经有序，则跳出外层循环，否则，继续执行。

优化代码：

// 冒泡排序
void sort_bubble(int n){
    int i,j;
    int m;
    for(i=0;i<n-1;i++){
        m = 1;  // 默认数据已经为有序状态
        for(j=0;j<n-1-i;j++){
            if(arr[j]>arr[j+1]){
                // 进行一次交换
                exchange(j,j+1);

                m = 0; // 数据进行了交换，说明数据还没有达到完全有序状态
            }
        }

        if(m==1){
            break; // 如果m=1,说明数据已经为有序状态，跳出外层循环
        }
    }
    
}

快速排序：

快速排序是最常用的一种排序算法，因为速度快，效率高而得名。

快速排序采用的是分治思想。

（分治思想其实就是把一个复杂的问题分解成   与原问题性质相同且相互独立的  若干个可以直接求解的小问题。）

快速排序思路：

　　在一个给定的数据中，选一个元素作为基准值（这里选择第一个元素），然后先从后往前遍历，找到一个比这个基准值小的元素，把这个元素放到这个基准值的左边，然后再从前往后遍历，找到一个比基准值大的元素，放到这个基准值的右边，直到遍历所有元素。

　　当我们遍历一遍数据之后，以这个基准值为基点，分成两组数据量小的数组，然后对这两个数组继续执行上述操作。

 

Java代码：

public class QuickSort {

    // 快速排序
    public void sort_quick(int[] arr, int first, int last) {
        int start = first;
        int end = last;
        int key = arr[first];
        if (first >= last)
            return;
        int flag = 1; // 是否有序的标记

        while (start < end) {
            while (start < end && arr[end] >= key)
                end--;
            if (start < end) {
                arr[start] = arr[end];
                arr[end] = key;
                start++;
                flag = 0;
            }

            while (start < end && arr[start] <= key)
                start++;

            if (start < end) {
                arr[end] = arr[start];
                arr[start] = key;
                end--;
                flag = 0;
            }
        }

        arr[end] = key;
        if(flag == 1){
            return;
        }

        if (start > first) {
            sort_quick(arr, first, start - 1);
        }

        if (end < last) {
            sort_quick(arr, end + 1, last);
        }

    }
}