1、缘起

冒泡排序算法 是一个非常经典的算法，它是各大网络编程平台上的座上宾，面试官口中的最爱。这个算法就是因其中数字从列表的开始向顶部移动的方式 就像水泡从水中冒出的样子 而得名，将较大的元素逐步"冒泡"到数组的顶部，从而实现排序。

虽然效率不如其他高级排序算法，但冒泡排序算法的思想易于理解和实现，是学习排序算法的入门良品。通过这篇博客让我们来翔实的了解一下冒泡排序算法吧！本篇博客所讲解的冒泡排序算法的排序为升序。

2、BubbleSort 算法描述

假设将需要排序的数字列表分成两个子列表: 已排序的 和 未排序的。在未排序子列表中，最小的元素通过冒泡的方法选出来并移到已排序子列表中。

未排序子列表 中的元素从前往后两两比较大小，如果一个元素比另外一个元素小，那么将这两个元素交换位置；否则，不进行任何处理，则进行下一次的元素两两比较；直到最大的元素排到合适的位置。最大元素排到合适的位置称之为一轮排序，一个含有N个元素的数字列表则需要 N-1轮来完成数据排序。

为什么是 N-1 轮排序？当未排序子列表剩下两个元素时，只需要交换一次数据，就完成了整个原始列表的数据排序。所以排序轮数比元素的个数少1。

3、用图示描述 BubbleSort 算法

注：红色方块左边为未排序元素，右边为已排序元素

第一轮，从 9 开始并把它与 5 比较，9 大于 5 则这两个元素进行位置交换。9 大于 7 则这两个元素进行位置交换。9 大于 1 则这两个元素进行位置交换。9 大于 3 则这两个元素进行位置交换，9 到达合适的位置。图中只给出了每一轮排序后的数字列表，每一轮排序的数据交换细节并没给出，我将其留给各位小伙伴作为练习。这里只详细的写了第一轮冒泡排序算法的具体过程，剩余轮数也留给各位小伙伴作为练习。

上图中，在第 3 轮后数字列表已经排好顺序了，在 4 轮不会有数据交换。如果在元素更多的情况下，在排序轮数还没达到 N-1 轮，可能整个数字列表就已经排好顺序了。如果在排序过程中，数字列表已经提前排好顺序，但是算法中没有提前结束排序的功能，那么这个算法就会跑完 N-1 轮排序才会停止。这时，冒泡排序算法的性能并不是很好。

这时，我们可以在算法中包含一个 指示器（标志位），如果在一轮排序中没有数据交换，说明整个数字列表已经排好顺序了，那就停止排序，这样可以减少冒泡排序算法的排序轮数，改善冒泡排序算法的性能。

4、C 语言描述

#include<stdio.h>//函数声明
void BubbleSort(int* arr, int sz);//冒泡排序法(BubbleSort)
int main()
{//将需要排序的数字存入数组int arr[] = { 5,4,3,2,1};//求数组中元素的个数int sz = (sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));//将数组传入函数BubbleSort(arr, sz);//打印已排序的数组for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}   void BubbleSort(int* arr, int sz)
{//确定冒泡排序的轮数for (int i = 0; i < sz - 1; i++){//标志位,假设在排序过程中剩余的元素已经排好顺序了int flag = 1;//每一次冒泡排序for (int j = 0; j < sz - 1 - i; j++){if (arr[j] > arr[j + 1]){int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;flag = 0;}}//在排序过程中已排好序了,就不会有数据交换//即标志位就不会重新被赋值if (flag == 1){break;  //跳出排序轮数循环}}
}

关键代码解释：

第二层循环判断条件：j < sz - 1 - i

表达式分两步解释

① sz - 1: 在一轮排序中，元素两两比较的次数比元素个数少1。

② -i : 减去的是已排序的元素个数，即已排序的元素不参与排序，只排未排序的元素。每一轮排序就会排好一个元素，即排序轮数和已排序元素的个数相同，所以是 -i。

5、Python 语言描述

def BubbleSort(arr):'''冒泡排序算法'''# 求数字列表中元素的个数sz = len(arr)for i in range(sz - 1):# 标志位，假设在排序过程中剩余的元素已经排好顺序了flag = 1for j in range(sz - i -1):if arr[j] > arr[j + 1]:arr[j],arr[j + 1] = arr[j + 1],arr[j]flag = 0# 在排序过程中已经排好顺序了，就不会有数据交换# 即标志位就不会重新被赋值if flag == 1:breakif __name__ == '__main__':arr = [5,4,3,2,1]BubbleSort(arr)print("排序后的数字列表")for i in range(len(arr)):print(arr[i],end = " ")

6、Java 语言描述

public class BubbleSort
{public static void bubbleSort(int[] arr) {int n = arr.length;for (int i = 0; i < n - 1; i++) {# 标志位，假设在排序过程中剩余的元素已经排好顺序了flag = 1for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {// 数据交换int temp = array[j];array[j] = array[j + 1];array[j + 1] = temp;}}//在排序过程中已排好序了,就不会有数据交换//即标志位就不会重新被赋值if (flag == 1){break;  //跳出排序轮数循环}}}public static void main(String[] args) {int[] arr = {5,4,3,2,1};bubbleSort(arr);System.out.println("排序后的数组：");for (int i = 0; i < arr.length; i++) {System.out.print(arr[i] + " ");}}
}

7、总结

这篇文章写了 BubbleSort 算法的文字描述、图示描述和代码描述。在这里为了方便实现此算法只输入了 5 个正整数。算法一般情况下具有通用性，所以这个 BubbleSort 算法可以对 n 个整数进行排序。

各位小伙伴，也可以拷贝代码清单试试输入更多的整数（正整数，0和负整数），看看这个算法能不能对数字列表正确排序。本期的分享总结就到这里了，如果有疑问的小伙伴，我们在评论区交流嗷，笔者必回，我们下期再见啦！

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