冒泡排序是种很简单的排序方式。如果用循环方式，通常就是两层循环。

由于两层循环都是与元素个数N线性相关，所以可以简单估算出它的时间复杂度是O(N²)，通常而言，这是较糟糕的复杂度。

当然，这也几乎是所有简单方式的宿命，想简单就别想效率高！

前面篇章说到递归也是一种循环，所以普通循环能解决的问题，用递归也能解决。我们来看看怎么写出它来。

定义好接口先

首先啰嗦几句写代码习惯问题：

要有服务意识，要有API意识。

先把接口定义好，与具体的实现分开。另外则作一些基本的判断，内部实现就不需要再作判断了，也能简化内部实现：

        // 对外接口public static void sort(int[] array) {if (array != null && array.length > 1) {bubbleSort(array);}}// 具体内部实现private static void bubbleSort(int[] array) {// TODO}

想更加通用就用Comparable接口，不过这些不是这里的重点，这里就简单用array了。

主体结构

前面说到，递归分成基本情形（base case）和递归情形（recursive case），所以，不管三七二十一，先把主体结构写出来：

private static void bubbleSort(int[] array) {// TODOif (baseCase) {return;} else {// 1. do something maybe// ...// 2. 递归调用// bubbleSort(xxx);}}

base case

这个简单，当只有一个元素时，自然就无需排序了，所以：

            if (array.length == 1) {return;}

显然，base case没做任何事，因此只要把代码条件反转一下，就可以省略掉这个base case了。

recursive case

如何找出递归模式呢？我们从一个具体的事例考虑：

假如有四个元素：6 9 8 4，假设向右边冒泡，那么从左向右两两比较并根据情况决定是否交换：

第一次比较6和9，6比9小，无需交换，继续；

第二次比较9和8，9比8大，所以交换它们得到： 6 8 9 4；

第三次比较9和4，9比4大，交换，得到6 8 4 9。

那么，经过一轮冒泡之后，最大的元素9已经冒泡到了最右边上，然后下一步就可以只考虑剩下的三个元素了，而这正好可视作一个新的待排序的数组。

先不考察冒泡的细节，用一个抽象的bubble表示它，那么可以归纳出如下递归模式：

bubbleSort一个元素为N的数组就是：

1. 进行一轮冒泡（bubble），

2. 然后对左边的N-1个元素（子数组）递归地进行bubbleSort。

如下图示：

据此，写出以下代码（省略了base case）：

private static void bubbleSort(int[] array) {// TODO pseudo codeif (array.length > 1) {bubble(array);bubbleSort(array.subArray(0, array.length - 1));}}

你可能会想，array并没有subArray方法呀，另外应该是在原数组上排序。没错，这里也注明了这是伪代码（pseudo code），此刻只需要思考抽象的逻辑是否有问题即可，诸如是否会发生无限递归呀等情况。

敲定细节

代码中还是伪代码的形式，显然我们是要在原数组上排序，这使得我们必须增加一个显式的参数

如果array有更加对象化的方法来能直观表示subArray（并非指复制的那种，而是一种指向新位置的引用），那么增加参数就不是必要的了。目前我们无法摆脱array的结构限制去思考。（这其实暴露了java在表达能力上的缺陷或者说array的设计上存在一些问题，使得我们只能笨拙地去表达我们想要的意思）

根据前面的归纳，定为N-1来表示子数组subArray：

bubbleSort(n – 1, array);

注：你可能忍不住会把这里的n想像成array的index。没错，它最终是要映射到index上，但此刻你只要抽象地从概念上把握它即可，这里的n就是指n个元素，它不是什么index。

方法要形成递归，所以定义处也修改，增加一参数n：

private static void bubbleSort(int n, int[] array)

公共接口里调用时也因此要作改动，需要显式传入N，对于初始情况，N也即是array.length：

bubbleSort(array.length, array);

另外有一点要特别注意，因为不是传递subArray，array.length始终不变，所以if语句中的判断已经不正确：

必须由if(array.length > 1)改为if(n > 1)

现在考察bubble，显然N跟array都要往里面传。现在直接将bubble方法考虑成递归的，以减少中间环节。那么，还要再增加一个参数bn，表示有几个元素需要bubble。

让IDE生成方法签名，最终结果如下：

// 对外接口public static void sort(int[] array) {if (array != null && array.length > 1) {bubbleSort(array.length, array);}}// 具体内部实现private static void bubbleSort(int n, int[] array) {if (n > 1) {bubble(n, n, array);bubbleSort(n - 1, array);}}private static void bubble(int bn, int n, int[] array) {// TODO}

注：bubble(n, n, array)中第一个n表示有n个元素需要冒泡，第二个n表示有n个元素需要排序。

其实你也能感觉到，这完全就是面向过程式的编程。

至此，主体结构已经OK了。现在考虑冒泡bubble的实现问题。

冒泡子过程

冒泡同样可视作一个递归的过程。按着一样的思路，先是一个大体的框架：

private static void bubble(int bn, int n, int[] array) {if (baseCase) {return;} else {// 1. do something// ...// 2. 递归调用// bubble(xx, n, array);}}

base case

显然，bn=1时表示只有一个元素，就无需冒泡了，直接返回：

        if (bn == 1) {return;}

显然，这一case也是可以省略的。

recursive case

其实就是一个从左到右不断比较与交换的过程。根据前面的例子，同样可以归纳出它的递归模式如下：

bubble一个元素为N的数组就是：

1. 对第一个元素（以及它后续的那个元素）进行一次比较和交换（compareAndSwitch），

2. 然后对余下的N-1个元素递归地进行bubble。

比较与交换同样的先用一个抽象的过程表示，据此，得出代码如下（同样省略了base case）：

    private static void bubble(int bn, int n, int[] array) {if (bn > 1) {compareAndSwitch(bn, n, array);bubble(bn - 1, n, array);}}private static void compareAndSwitch(int bn, int n, int[] array) {// TODO}

你会发现这里的bubble与前面的bubbleSort在形式上是非常像的。

有些人可能会在bn或者n的实际含义上纠结，总是忍不住把它们往array的index上去想，这实际上还是没能摆脱往具体实现层面上去思考的惯性。我们应该抽象地去思考，不要老惦记着array，其实关键就在于要表达清楚我们的意思，这样就行了。

我们最终肯定要处理index的问题，但目前还不是时候，你应该坚信index肯定能用bn及n表达出来，你只需往下传递它们就是了。

比较与交换

现在终于要处理让我们有点头痛的index问题了。

我们只需考察最简单的两个元素第一次比较的情况，此时n=2，bn=2，我们要比较array[0]，array[1]，显然0=n-bn，也即是要比较array[n-bn]和array[n-bn+1]。

最终结果如下：

    private static void compareAndSwitch(int bn, int n, int[] array) {int index = n - bn;if (array[index] > array[index + 1]) {int temp = array[index];array[index] = array[index + 1];array[index + 1] = temp;}}

你可能有点怀疑，这样就正确了吗？我们可以实际测试一下即可，通常八九不离十。

改进

如果一轮bubble没有发生任何交换，意味着数组已经是有序的了，可以提前break。可以引入一个boolean来达到这一点，这里就不演示了。最终的代码如下：

// 对外接口public static void sort(int[] array) {if (array != null && array.length > 1) {bubbleSort(array.length, array);}}// 具体内部实现private static void bubbleSort(int n, int[] array) {if (n > 1) {bubble(n, n, array);bubbleSort(n - 1, array);}}// 冒泡private static void bubble(int bn, int n, int[] array) {if (bn > 1) {compareAndSwitch(bn, n, array);bubble(bn - 1, n, array);}}// 比较与交换private static void compareAndSwitch(int bn, int n, int[] array) {int index = n - bn;if (array[index] > array[index + 1]) {int temp = array[index];array[index] = array[index + 1];array[index + 1] = temp;}}

总结

其实写递归程序的套路经常是比较固定的，大的方面就是一个if else，递归部分可以放if，也可以放在else，就看if条件是如何判断了。然后就是找出递归模式，把条件填充上去。暂时不明朗的地方，可以先用一个抽象来表达，然后逐步地把细节完善。

对递归程序而言，通常一旦正确了，它就是正确的。

当然，这好像是一句废话。为什么这么说呢？要知道正确的方式通常只有一种，而错误的方式则有千万种。

俄国有位师太（叫托尔斯泰），在他的《安娜·卡列妮娜》中曾经曰过：“幸福的家庭总是相似的，不幸的家庭各有各的不幸。”

'All happy families are alike; each unhappy family is unhappy in its own way.'--Leo Tolstoy Anna Karenina

所以，这里真正想表达的意思是，递归式通常更为精练，没有过多枝枝蔓蔓的东西。它的环节比较少，过程式的东西较少，写法通常也很固定，因而减少了你犯错的机会。你只要找准了终止条件和递归模式，它通常就自然而然的正确了。

另外则是要强调抽象的思考问题，不要过早地陷于具体实现及细节的纠缠中，而是要一步步地最终使得一切水落石出。

当然，就这个例子而言，比起普通循环而言，并没有什么优势。

递归反而可能显得有点拖沓，这里不过是想说明普通循环能解决的问题也能用递归来解决；

另一方面，如果还不习惯于递归式的表达，恐怕写起来比普通循环更费劲；

此外，除非是简单小量的排序，否则性能也是个问题。

在下一篇章中，将探讨一个更加复杂的例子，也即是前面提到的求换零钱种数的问题，那时才能体现出递归的优势来。