链表的冒泡排序算法

Posted 2023-02-14

【中文标题】链表的冒泡排序算法

【英文标题】：Bubble sort algorithm for a linked list

【发布时间】：2012-02-17 09:41:45

【问题描述】：

我编写了一个冒泡排序算法来对链表进行排序。我是一名 Java 初学者，正在尝试学习数据结构。我很困惑为什么我的第二个元素没有正确排序。

class SListNode 
    Object item;
    SListNode next;

    SListNode(Object obj) 
        item = obj;
        next = null;
    

    SListNode(Object obj, SListNode next) 
        item = obj;
        this.next = next;
    

public class SList 
    private SListNode head;
    private SListNode temp;

    public void sortList() 
        SListNode node = head, i, j;
        head = node;
        i = node;
        j = node.next;
        while (i.next != null) 
            while (j.next != null) 
                if ((Integer) i.item < (Integer) j.item) 
                    temp = i.next;
                    i.next = j.next;
                    j.next = temp;
                
                j = j.next;
            
            i = i.next;
        
    

这是我得到的输出

List after construction: [  3  6  9  4  12  15  ]
After sorting: [  3  4  9  12  6  15  ]

此外，我知道冒泡排序的最坏情况是 O(n²)。我可以在链表上使用归并排序来获得更好的时间复杂度吗？

【参考方案1】：

有许多排序算法适用于链表，合并排序在这种情况下效果很好。我写的 an earlier answer to a question about sorting linked lists 探讨了链表上的许多经典排序算法，以及它们的时间和空间复杂性。您可以对链表使用插入排序、选择排序、归并排序和快速排序。稍加修改，你也可以让 heapsort 工作。我较旧的答案详细说明了如何执行此操作。

关于您的代码，请注意，在您的内部循环中，您将j 向前推进，直到next 指针变为null。此时，您永远不会将j 重置为其他任何东西，因此在外部循环的每次未来迭代中，内部循环都不会执行。您可能应该在每次迭代开始时设置j = i.next。此外，您可能不希望在j.next 为空时停止循环，而是在j 为空时停止循环，否则会跳过数组的最后一个元素。

此外，您在此处编写的排序算法是 selection sort 而不是冒泡排序，因为您在链表上进行了多次遍历，以寻找您没有找到的最小元素定位呢。我不知道这是否是一个问题，但我不确定你是否意识到这一点。也就是说，我认为这可能是一件好事，因为在大多数情况下，冒泡排序的效率低于选择排序（除非列表已经接近排序）。

希望这会有所帮助！

【参考方案2】：

如果您有List 的Comparable 项，那么您可以使用Collections.sort 方法，该方法使用一种合并排序 算法，最坏情况时间复杂度为O(n log n)。无论如何，它比使用O(n²) 冒泡排序更快。

如果你想使用冒泡排序算法，你可以这样做：

public static void bubbleSort(List<Integer> list) 
    boolean swapped;
    // repeat the passes through the list until
    // all the elements are in the correct order
    do 
        swapped = false;
        // pass through the list and
        // compare adjacent elements
        for (int i = 0; i < list.size() - 1; i++) 
            // if this element is greater than
            // the next one, then swap them
            if (list.get(i) > list.get(i + 1)) 
                Collections.swap(list, i, i + 1);
                swapped = true;
            
        
        // if there are no swapped elements at the
        // current pass, then this is the last pass
     while (swapped);

public static void main(String[] args) 
    LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
    Collections.addAll(list, 6, 1, 5, 8, 4, 3, 9, 2, 0, 7);
    bubbleSort(list);
    System.out.println(list); // [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

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^{另见： • Bubble sort output is incorrect • Bubble sort with step-by-step output Java 8}