1、冒泡排序

  • Bubble Sort，最简单的排序算法之一；
  • 步骤：重复遍历数组，比较相邻元素，每一趟遍历都将此趟遇到的最大数放到数组后方；
  • 趟数：n 个数据的数组，冒泡排序最多需要排序 n-1 趟才能完成排序（未优化的）；
  • 复杂度：平均时间复杂度为O(n^2)；
  • 稳定性：冒泡排序中，如果两个元素相等，是不会再交换的，所以冒泡排序是一种稳定排序算法。

2、Java代码

package Algorithm.Sort;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;

/**
 * @author yhx
 * @date 2020/09/28
 */
public class BobbleSort {
    private static final int NUM = 100;

    public static void main(String[] args) {
        //定义待排序数组
        int[] arr1 = {3, 9, -1, 10, -20};
        int[] arr2 = {3, 9, -1, 10, -20};
        int[] arr3 = new int[NUM];
        for (int i = 0; i < NUM; i++) {
            // .random()用于产生一个0到1的随机小数
            arr3[i] = (int) ((Math.random() * 2 - 1) * NUM);
        }

        Bobble bobble = new Bobble();

        // 基础步骤演示
        System.out.println("冒泡排序基础步骤演示：");
        bobble.bobbleProcess(arr1);
        System.out.println();

        // 整合优化后的算法
        System.out.println("优化后的冒泡排序演示：");
        bobble.bobble(arr2);
        System.out.println("arr2[]冒泡排序后的结果为：" + Arrays.toString(arr2));
        System.out.println();

        // 用大量数据测试优化后的冒泡排序的排序速度
        System.out.println("优化后的冒泡排序综合演示：");
        // Date()函数用于标记时间
        Date date1 = new Date();
        // 时间标记精确到毫秒
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:SSS");
        String date1Str = simpleDateFormat.format(date1);
        System.out.println("arr3[]排序前的时间是：" + date1Str);

        bobble.bobble(arr3);

        Date date2 = new Date();
        String date2Str = simpleDateFormat.format(date2);
        System.out.println("arr3[]排序后的时间是：" + date2Str);

        System.out.println("arr3[]冒泡排序后的结果为：" + Arrays.toString(arr3));

    }
}

class Bobble {
    /**
     * 一步一步演示冒泡排序的步骤
     *
     * @param arr 待排序数组
     */
    public void bobbleProcess(int[] arr) {
        //第一趟排序：将最大的排在最后
        //临时变量，用于交换
        int temp;
        for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
        System.out.println("arr1[]第一趟冒泡排序：" + Arrays.toString(arr));

        //第二趟排序：将第二大的排在倒数第二位
        for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
        System.out.println("arr1[]第二趟冒泡排序：" + Arrays.toString(arr));

        //第三趟排序：将第三大的排在倒数第三位
        for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 1 - 1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
        System.out.println("arr1[]第三趟冒泡排序：" + Arrays.toString(arr));

        //第四趟排序：将第四大的排在倒数第四位
        for (int j = 0; j < arr.length - -1 - 1 - 1 - 1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
        System.out.println("arr1[]第四趟冒泡排序：" + Arrays.toString(arr));
    }

    /**
     * 优化后的冒泡排序算法
     *
     * @param arr 待排序数组
     */
    public void bobble(int[] arr) {
        int temp;
        // 定义一个标致变量
        boolean flag = false;
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    // 如果发生了位置变换，就将flag置为真
                    flag = true;
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
            // System.out.println("第" + (i + 1) + "趟：" + Arrays.toString(arr));

            // 如果flag不为真，说明没有发生位置变换，也就说明当前数组已经有序，跳出循环
            if (!flag) {
                break;
            }
            // 如果flag为真，则将flag置为假，并继续下一轮的排序
            else {
                flag = false;
            }
        }
    }
}

3、运行结果

冒泡排序基础步骤演示：
arr1[]第一趟冒泡排序：[3, -1, 9, -20, 10]
arr1[]第二趟冒泡排序：[-1, 3, -20, 9, 10]
arr1[]第三趟冒泡排序：[-1, -20, 3, 9, 10]
arr1[]第四趟冒泡排序：[-20, -1, 3, 9, 10]

优化后的冒泡排序演示：
arr2[]冒泡排序后的结果为：[-20, -1, 3, 9, 10]

优化后的冒泡排序综合演示：
arr3[]排序前的时间是：2020-09-29 09:10:29:218
arr3[]排序后的时间是：2020-09-29 09:10:29:246
arr3[]冒泡排序后的结果为：[-99, -97, -97, -97, -93, -90, -90, -87, -84, -80, -76, -76, -74, -74, -72, -70, -67, -63, -63, -61, -58, -56, -53, -51, -47, -47, -44, -43, -40, -38, -37, -36, -33, -33, -33, -32, -30, -29, -22, -20, -19, -18, -17, -16, -15, -13, -10, -8, -4, -4, -4, -1, 0, 0, 3, 7, 12, 15, 16, 16, 21, 21, 23, 23, 25, 27, 27, 31, 32, 33, 36, 41, 43, 44, 50, 53, 56, 56, 59, 60, 61, 63, 64, 68, 69, 71, 72, 73, 75, 75, 76, 77, 78, 79, 81, 84, 85, 87, 96, 97]