冒泡排序

1. 思想

冒泡排序，人如其名，排序过程就是一个不断冒泡的过程。
在冒泡过程中，值较大的元素下沉，值较小的元素上浮，逐渐形成有序。

若序列 AAA 中有 nnn 个元素，通常需要进行 n−1n-1n−1 轮。
第 1 轮，针对 A[1]A[1]A[1] 至 A[n]A[n]A[n] 元素进行排序；
第 2 轮，针对 A[1]A[1]A[1] 至 A[n−1]A[n-1]A[n−1] 元素进行排序；
……；
第 n−1n-1n−1 轮，针对 A[1]A[1]A[1] 至 A[2]A[2]A[2] 元素进行排序。

每一轮进行的过程：比较相邻的两个元素，如果不满足相对顺序，则进行交换；否则，不进行操作。
直到这一轮中所有的元素和相邻元素的相对顺序正确。

2. 算法

3. 代码

public class BubbleSort
{/*** 交换数组中的两个元素** @param array       一维数组* @param firstIndex  待交换的第一个元素下标* @param secondIndex 待交换的第二个元素下标*/public static void swap(int[] array, int firstIndex, int secondIndex){int buffer = array[firstIndex];array[firstIndex] = array[secondIndex];array[secondIndex] = buffer;}/*** 冒泡排序** @param array 待排序的数组，也作为排序后的数组*/public static void bubbleSort(int[] array){for (int i = 0; i < array.length - 1; ++i){for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; ++j){if (array[j] > array[j + 1]){swap(array, j, j + 1);}}System.out.println("第 " + (i + 1) + " 轮：" + Arrays.toString(array));}}
}

4. 结果

结论：数组中的元素按照非递减顺序存储，排序结果正确。

5. 疑问

观察输出结果可以发现：

第 6 轮排序的结果已经是最终的结果，第 7 ~ 9 轮排序无意义（浪费时间）。

是否可以改进上面的算法，使得在中间某一轮达到最终排序结果的时候，停止冒泡算法呢？
答案是：可以！

6. 改进

观察第 6 轮和第 7 轮冒泡排序，发现第 7 轮和第 6 轮排序后的结果完全一致。也即是说，第 7 轮冒泡排序没有交换任意两个元素。那么这一条件，可以作为冒泡排序算法的终止条件。

7. 更新

public class BubbleSort
{/*** 交换数组中的两个元素** @param array       一维数组* @param firstIndex  待交换的第一个元素下标* @param secondIndex 待交换的第二个元素下标*/public static void swap(int[] array, int firstIndex, int secondIndex){int buffer = array[firstIndex];array[firstIndex] = array[secondIndex];array[secondIndex] = buffer;}/*** 冒泡排序改进版** @param array 待排序数组，也作为排序后的数组*/public static void bubbleSortAdvanced(int[] array){boolean swapFlag = true;for (int i = 0; swapFlag && i < array.length - 1; ++i){swapFlag = false;for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; ++j){if (array[j] > array[j + 1]){swap(array, j, j + 1);if (!swapFlag){swapFlag = true;}}}System.out.println("第 " + (i + 1) + " 轮：" + Arrays.toString(array));}}
}

结论：数组中的元素按照非递减顺序存储，排序结果正确。

8. 比较

9. 源码

package louis;import java.util.Arrays;public class BubbleSort
{/*** 交换数组中的两个元素** @param array       一维数组* @param firstIndex  待交换的第一个元素下标* @param secondIndex 待交换的第二个元素下标*/public static void swap(int[] array, int firstIndex, int secondIndex){int buffer = array[firstIndex];array[firstIndex] = array[secondIndex];array[secondIndex] = buffer;}/*** 冒泡排序** @param array 待排序的数组，也作为排序后的数组*/public static void bubbleSort(int[] array){for (int i = 0; i < array.length - 1; ++i){for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; ++j){if (array[j] > array[j + 1]){swap(array, j, j + 1);}}System.out.println("第 " + (i + 1) + " 轮：" + Arrays.toString(array));}}/*** 冒泡排序改进版** @param array 待排序数组，也作为排序后的数组*/public static void bubbleSortAdvanced(int[] array){boolean swapFlag = true;for (int i = 0; swapFlag && i < array.length - 1; ++i){swapFlag = false;for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; ++j){if (array[j] > array[j + 1]){swap(array, j, j + 1);if (!swapFlag){swapFlag = true;}}}System.out.println("第 " + (i + 1) + " 轮：" + Arrays.toString(array));}}/*** main 函数，进行测试。** @param args 系统输入的参数*/public static void main(String[] args){int[] array = new int[]{43, 32, 76, -98, 0, 64, 33, -21, 32, 99};bubbleSort(array);System.out.println("Bubble Sort 最终结果：" + Arrays.toString(array));array = new int[]{43, 32, 76, -98, 0, 64, 33, -21, 32, 99};bubbleSortAdvanced(array);System.out.println("Bubble Sort Advanced 最终结果：" + Arrays.toString(array));}
}

10. 文件

源代码文件已放至我的 Github 仓库中，如有需要请自行下载。
链接：Github(domagic)：BubbleSort.

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