冒泡排序(Java)

文章目录

冒泡排序(Java)
- 1.概念
- 2.思路图解
- - 小结：
- 3.演变过程

1.概念

冒泡排序（Bubble Sort）也是一种简单直观的排序算法。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。作为最简单的排序算法之一，冒泡排序给我的感觉就像 Abandon 在单词书里出现的感觉一样，每次都在第一页第一位，所以最熟悉。冒泡排序还有一种优化算法，就是立一个 flag，当在一趟序列遍历中元素没有发生交换，则证明该序列已经有序。但这种改进对于提升性能来说并没有什么太大作用。

优化：因为排序过程中，各元素不断接近自己的位置，如果一趟比较下来没有进行过交换，说明序列有序，因此在排序过程中设置一个标志flag判断元素是否进行过交换，从而减少不必要的比较。

2.思路图解

原始数组：3，9，-1，10，20

假设有两个指针，第一个指向第一个元素，第二个指向第二个元素，然后比较两个指针所指元素，最后同时进行++操作

第一趟排序：

(1)3，9，-1，10，20 //如果相邻的元素逆序就交换

(2)3，-1，9，10，20

(3)3，-1，9，10，20

(4)3，-1，9，10，20

第二趟排序：

(1)-1，3，9，10，20 //这里可以优化

(2)-1，3，9，10，20

(3)-1，3，9，10，20

第三趟排序：

(1)-1，3，9，10，20

(2)-1，3，9，10，20

第四趟排序：

(1)-1，3，9，10，20

小结：

(1)一共进行数组大小-1次大的循环

(2)每一趟排序的次数在减少

(3)如果我们发现在某一趟排序中，没有发生一次交换，可以提前结束冒泡排序

实例：原始数组：3，44，38，5，47，15，36，26，27，2，46，4，19，50，48

3.演变过程

package DataStructures.Sort;import java.util.Arrays;public class BubbleSort {public static void main(String[] args) {int[] arr = {3, 9, -1, 10, -2};//第一趟排序，将最大的数排在最后int temp = 0;//临时变量for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {//如果前面的数比后面的大，则交换if (arr[j] > arr[j + 1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}System.out.println("第一趟排序后的数组：" + Arrays.toString(arr));//第二趟排序，将第二大的数排在倒数第二位for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 1; j++) {//如果前面的数比后面的大，则交换if (arr[j] > arr[j + 1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}System.out.println("第二趟排序后的数组：" + Arrays.toString(arr));//第三趟排序，将第三大的数排在倒数第三位for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 1 - 1; j++) {//如果前面的数比后面的大，则交换if (arr[j] > arr[j + 1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}System.out.println("第三趟排序后的数组：" + Arrays.toString(arr));//第四趟排序，将第四大的数排在倒数第四位for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 1 - 1 - 1; j++) {//如果前面的数比后面的大，则交换if (arr[j] > arr[j + 1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}System.out.println("第四趟排序后的数组：" + Arrays.toString(arr));}
}

优化：for循环可以包起来

package DataStructures.Sort;import java.util.Arrays;public class BubbleSort {public static void main(String[] args) {int[] arr = {3, 9, -1, 10, -2};//第一趟排序，将最大的数排在最后int temp = 0;//临时变量for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {//如果前面的数比后面的大，则交换if (arr[j] > arr[j + 1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}System.out.printf("第%d趟排序后的数组：", i + 1);System.out.println(Arrays.toString(arr));}}
}

时间复杂度：O(n^2)

优化：设置一个flag判断是否进行过交换，减少交换次数

package DataStructures.Sort;import java.util.Arrays;public class BubbleSort {public static void main(String[] args) {int[] arr = {3, 9, -1, 10, -2};bubbleSort(arr);}/***@author ZJ*Description 冒泡排序*date 2022-05-05 23:39:27 23:39* @param arr*/public static void bubbleSort(int[] arr) {int temp = 0;//临时变量boolean flag = false;//标识变量，表示是否进行过交换for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {//如果前面的数比后面的大，则交换if (arr[j] > arr[j + 1]) {flag = true;temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}//System.out.printf("第%d趟排序后的数组：", i + 1);//System.out.println(Arrays.toString(arr));//在整个一次循环后进行判断if (!flag) {//在一趟排序中，一次交换都没有发生break;}flag = false;//重置flag,进行下次判断}}
}

80000数据测试

public static void main(String[] args) {//        int[] arr = {3, 9, -1, 10, -2};
//        bubbleSort(arr);//80000数组测试int[] arr = new int[80000];for (int i = 0; i < 80000; i++) {arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000);//生成[0,8000000)的随机数}Date date1 = new Date();SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");String date1Str = simpleDateFormat.format(date1);System.out.println("排序前时间是" + date1Str);bubbleSort(arr);Date date2 = new Date();String date2Str = simpleDateFormat.format(date2);System.out.println("排序后时间是" + date2Str);}