冒泡排序-java代码-复杂度分析-优化

  • 冒泡排序核心思想-java代码-复杂度分析-优化
  • 1. 冒泡排序核心思想
  • 1.1. 输入
  • 1.2. 输出
  • 1.3. 处理过程
  • 2. java代码实现
  • 3. 复杂度分析
  • 4. 优化
  • 4.1. 优化思路
  • 4.2. 优化后的代码
  • 4.3. 优化后复杂度分析


冒泡排序核心思想-java代码-复杂度分析-优化

1. 冒泡排序核心思想

1.1. 输入

一个为排序的整形数组 int[] array

1.2. 输出

  1. 方法返回void
  2. array已经排好序 这里排序顺序为 从小到大 当然你想从大到小也可以

1.3. 处理过程

  • 将数组分为排序部分① 和未排序部分②
  • 外层控制冒泡的次数 通常是数组长度减一
  • 内层循环 在未排序部分中 相邻的数字俩俩比较 如果第一个数比第二个数字大就交换 这样第一次交换之后 最大的数字就会在最后（这里使用array[j]>array[j+1] ）

2. java代码实现

/**
 * 实现该接口的类 可进行排序
 */
public interface Sortable {
    /**
     * 排序算法实现
     * @param array
     */
    public void sort(int[] array);
}
/**
 * 冒泡排序
 * 像鱼吐泡泡一样 慢慢地向上浮动
 * 双重循环
 * 内循环每次都把最大的或者最小的结果交换到最后或最前
 * 外循环控制循环的次数
 * 时间复杂度分析
 * 
 */
public class BubbleSort implements Sortable{

    public void sort(int[] array) {
        // 控制冒泡的次数 数组长度总共也就array.length 只要循环array.length-2次就够了
        for (int i=array.length-1; i>0; i--) {
            // 设定一个标记，若为true，则表示此次循环没有进行交换，也就是待排序列已经有序，排序已经完成。
            // 在未排序的部门中进行相邻元素的比较 这里通过i进行控制
            for (int j=0; j<i; j++) {
                // 如果第一个元素大于第二个元素 则进行交换
                if (array[j] > array[j+1]) {
                    exchange(array, j, j+1);
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 交换数组中的俩个值 位置
     * @param input
     * @param i
     * @param j
     */
    public void exchange(int [] input, int i, int j) {
        int temp = input[i];
        input[i] = input[j];
        input[j] = temp;
    }

    /**
     * 测试
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[]{2, 1, 3, 5, 6, 7, 12, 51, 10};
        System.out.println("Before-排序前" + Arrays.toString(array));
        Sortable sort = new BubbleSort();
        sort.sort(array);
        System.out.println("After-排序后" + Arrays.toString(array));
    }
}
/**
 * result:
 * Before-排序前[2, 1, 3, 5, 6, 7, 12, 51, 10]
 * After-排序后[1, 2, 3, 5, 6, 7, 10, 12, 51]
 *///:~

3. 复杂度分析

  • 最坏的情况下 O( n^2)
  • 最好的情况下 O(n^2)
  • 平均的复杂度都是O( n^2)

4. 优化

4.1. 优化思路

加上一个标志位flag (boolean) 判断在外循环此次中是否有比较交换元素 没有则说明已经排好序 可以退出循环了

4.2. 优化后的代码

import java.util.Arrays;

/**
 * 冒泡排序
 * 像鱼吐泡泡一样 慢慢地向上浮动
 * 双重循环
 * 内循环每次都把最大的或者最小的结果交换到最后或最前
 * 外循环控制循环的次数
 *  当然平均的复杂度都是O( n^2)
 */
public class BubbleSort implements Sortable{

    public void sort(int[] array) {
        // 控制冒泡的次数 数组长度总共也就array.length 只要循环array.length-2次就够了
        for (int i=array.length-1; i>0; i--) {
            // 设定一个标记，若为true，则表示此次循环没有进行交换，也就是待排序列已经有序，排序已经完成。
            boolean flag = true;
            // 在未排序的部门中进行相邻元素的比较 这里通过i进行控制
            for (int j=0; j<i; j++) {
                // 如果第一个元素大于第二个元素 则进行交换
                if (array[j] > array[j+1]) {
                    exchange(array, j, j+1);
                    flag = false;
                }
            }
            if (flag) {
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 交换数组中的俩个值 位置
     * @param input
     * @param i
     * @param j
     */
    public void exchange(int [] input, int i, int j) {
        int temp = input[i];
        input[i] = input[j];
        input[j] = temp;
    }

    /**
     * 测试
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[]{2, 1, 3, 5, 6, 7, 12, 51, 10};
        System.out.println("Before-排序前" + Arrays.toString(array));
        Sortable sort = new BubbleSort();
        sort.sort(array);
        System.out.println("After-排序后" + Arrays.toString(array));
    }
}
/**
 * result:
 * Before-排序前[2, 1, 3, 5, 6, 7, 12, 51, 10]
 * After-排序后[1, 2, 3, 5, 6, 7, 10, 12, 51]
 *///:~

4.3. 优化后复杂度分析

加了flag标志位之后时间复杂度发生改变

  • 最坏的情况下 O( n^2)
  • 最好的情况下 O(n)
  • 平均还是O(n^2)

最好的情况是数组已经排好序了 外循环循环一次 内循环循环 n-1 次 结果时间复杂度自然就是O(n)了