什么是冒泡排序?

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。


冒泡排序的名称是根据数据规则来的,我们可以在冒泡排序中看到,数据在不断的推移,最终数据从小到排成了有序数据及。在排序过程中需要参与的数据在不断变少,排列下来类似于水地上水面上冒泡,所以得名。在讲解代码的时候我会演示这一过程。


动图演示

算法篇-十大经典排序算法之冒泡排序_排序


声明图片来源于菜鸟教程


Java代码实现

public class Test {

public static void main(String[] args) {

int[] arr = {1, 3, 6, 9, 2, 5, 11, 4, 8};
print("原数组: ", arr);
bubbleSort(arr);
print("排序后的数组: ", arr);
}

private static void bubbleSort(int[] arr) {
for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
for (int j = 0; j < arr.length - i; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
}

private static void print(String str, int[] arr) {
for (int i = 0; i <= arr.length - 1; i++) {
if (i == 0) {
System.out.print(str + "[" + arr[i] + ", ");
} else if (i == arr.length - 1) {
System.out.print(arr[i] + "]");
} else {
System.out.print(arr[i] + ", ");
}
}
System.out.println();
}

}

为什么第二个循环的长度是arr.length-i

可能很多人自己是实现的时候,第一项想法就是arr.length-1。确实arr.length-1可以实现我们想要的排序效果。但是,却不是最优的选择,arr.length-i才是冒泡算法精髓。当某个数据比对完成之后,他的位置就一定确定了,不需要第二次进行比对。每次比对的数据集都在变少,基本对比数据变化如下;

[1, 3, 6, 9, 2, 5, 11, 4, 8]
[1, 3, 6, 9, 2, 5, 4, 8]
[1, 3, 6, 2, 5, 4, 8]
[1, 3, 6, 2, 5, 4]
[1, 3, 2, 5, 4]
[1, 3, 2, 4]
[1, 3, 2]
[1, 2]
[1]

我们可以从这个需要比对的数据集上看到一个很形象的冒泡结构,这个就是我们冒泡他在执行过程中比对的数据集。

冒泡的优缺点

优点:比较简单,空间复杂度较低,是稳定的

缺点:时间复杂度太高,效率不好

适用场景

  • 适用元素较少的情况下,元素太多的话,交换和比较次数都会很多,影响效率,元素多的情况适合用快速排序.
  • 当数组基本有序的情况下适合使用冒泡排序和直接插入排序,它们在基本有序的情况下排序的时间复杂度接近O(n).