文章目录

  • 1. 什么是冒泡排序
  • 2. 程序实现原理
  • 3. Python 代码实现（低级版本）
  • 4. Python 代码实现（高级版本）


1. 什么是冒泡排序

冒泡排序是把一个由同类型元素组成的序列（如数字组成的列表）中的元素按照一定顺序（升序或者降序）依次排列的方法。

实现方式是将序列的第一对（可以使倒数第一对，也可以正数第一对，自己根据需要定义）元素进行比较，决定较大的放在左边（降序排列）或者右边（升序排列），然后依次进行第二对元素的比较，然后根据大小决定是否交换位置，依次类推，如果按照升序排列，那么最后一个数就是最大数。

下图将数列[1,5,2,3,4]进行升序排序，详细过程如下：

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2. 程序实现原理

  1. 通过等差数列求和公式计算需要循环多少次。
  2. 设置变量用于定位元素索引位置，该变量可以实现自加1
  3. 通过if/elif/else 判断是否交换位置、判断是否完成某个新数列的排序、恢复位置索引
  4. 完成排序，打印新数列
    一定要理解上图中所讲的新数列是什么意思，后文将用到新数列的说法

伪代码如下：

序列为 = [1,5,2,3,4]
索引1 用于定位一对数的前者 = 0
索引2 用于定位一对数的后者 = 1
索引3 用户定位新数列需要比较的元素= 1
需要执行的循环次数 = （4*（1+4））/2=10
for _ in range(10+序列元素数量-2): 本来应该用for循环10次，但是在下面的if判断中，会由于索引越界浪费（元素数量-1（也就是新数列个数））次机会再排除最后一次越界，所以10+序列元素数量-1-1
	if （序列索引1的元素 <= 序列索引2的元素） 且 序列索引2 <= 序列最大索引（元素个数-索引3）：
		什么也不做，因为左边元素不大于右边元素，但是这次索引变量要自加1，进行下一对元素的比较
		索引1 += 1
		索引2 += 1
	elif （序列索引1的元素 > 序列索引2的元素） 且 序列索引2 <= 序列最大索引（元素个数-索引3）：
		序列索引1的元素 和 序列索引2的元素 交换位置
		索引1 += 1
		索引2 += 1
	else：执行到这一步 就说明已经完成某个序列中最大数的排序，恢复索引默认值对新数列进行排序
		索引1 = 0
		索引2 = 0
		索引3 += 1   新数列最后一位数不用进行排序，因为已经完成了

最后打印排序完成的序列

3. Python 代码实现（低级版本）

基于以上实现原理，用python代码实现如下：

nums=[1,5,2,4,3]
index1 = 0											
index2 = 1										
index3 = 1											
times = 1											# 用于打印标记运行次数，可有可无，不影响功
sum_count = ((len(nums)-1)*(1+len(nums)-1))//2		# 等差数列求和公式

print("数列 {0:},共 {1:} 个元素，需要进行 {2:} 次排序,过程中将对 {3:} 个新数列排序\n".format(nums,len(nums),sum_count,len(nums)-1))

for _ in range(sum_count+len(nums)-1):									#用for循环xx次
	
	if index2<=len(nums)-index3 and nums[index1] <= nums[index2] :
		print("Seq {0:}:".format(times),nums[index1],"--->",nums[index2],"：不换位","--> 新数列为 {0:}".format(nums))
		index1 += 1
		index2 += 1
		times += 1
	elif index2<=len(nums)-index3 and nums[index1] > nums[index2]:
		nums[index1],nums[index2] = nums[index2],nums[index1]
		print("Seq {0:}:".format(times),nums[index2],"--->",nums[index1],"：换位","--> 新数列为 {0:}".format(nums))
		index1 += 1
		index2 += 1
		times += 1
	else:
		print("Seq {0:}: 完成对元素 {1:} 的排序,接下来对数列 {2:} 排序".format(times-1,nums[len(nums)-index3],nums[:len(nums)-index3]))
		index1 = 0 
		index2 = 1
		index3 += 1

print("数列升序排列后为： ",nums)

运行结果如下：

数列 [1, 5, 2, 4, 3],共 5 个元素，需要进行 10 次排序,过程中将对 4 个新数列排序

Seq 1: 1 ---> 5 ：不换位 --> 新数列为 [1, 5, 2, 4, 3]
Seq 2: 5 ---> 2 ：换位 --> 新数列为 [1, 2, 5, 4, 3]
Seq 3: 5 ---> 4 ：换位 --> 新数列为 [1, 2, 4, 5, 3]
Seq 4: 5 ---> 3 ：换位 --> 新数列为 [1, 2, 4, 3, 5]
Seq 4: 完成对元素 5 的排序,接下来对数列 [1, 2, 4, 3] 排序
Seq 5: 1 ---> 2 ：不换位 --> 新数列为 [1, 2, 4, 3, 5]
Seq 6: 2 ---> 4 ：不换位 --> 新数列为 [1, 2, 4, 3, 5]
Seq 7: 4 ---> 3 ：换位 --> 新数列为 [1, 2, 3, 4, 5]
Seq 7: 完成对元素 4 的排序,接下来对数列 [1, 2, 3] 排序
Seq 8: 1 ---> 2 ：不换位 --> 新数列为 [1, 2, 3, 4, 5]
Seq 9: 2 ---> 3 ：不换位 --> 新数列为 [1, 2, 3, 4, 5]
Seq 9: 完成对元素 3 的排序,接下来对数列 [1, 2] 排序
Seq 10: 1 ---> 2 ：不换位 --> 新数列为 [1, 2, 3, 4, 5]
Seq 10: 完成对元素 2 的排序,接下来对数列 [1] 排序
数列升序排列后为：  [1, 2, 3, 4, 5]

4. Python 代码实现（高级版本）

用for迭代实现冒泡排序，代码简单，逻辑性强：

import random,datetime
nums =[random.randint(0,1000) for _ in range (150) ]	#生成150个随机0-1000范围内的随机整数组成的列表，用于排序

for i in range(len(nums) - 1):  # 这个循环负责设置冒泡排序进行的次数，也就是新数列的个数
    for j in range(len(nums) - i - 1):  # 对每个新数列进行排序
        if nums[j] > nums[j + 1]:
            nums[j], nums[j + 1] = nums[j + 1], nums[j]

print(nums)

该代码的运算速度是基本版本的2.5倍。