0.如果遇到相等的值不进行交换,那这种排序方式是稳定的排序方式。
1.原理:比较两个相邻的元素,将值大的元素交换到右边
2.思路:依次比较相邻的两个数,将比较小的数放在前面,比较大的数放在后面。
(1)第一次比较:首先比较第一和第二个数,将小数放在前面,将大数放在后面。
(2)比较第2和第3个数,将小数 放在前面,大数放在后面。
......
(3)如此继续,知道比较到最后的两个数,将小数放在前面,大数放在后面,重复步骤,直至全部排序完成
(4)在上面一趟比较完成后,最后一个数一定是数组中最大的一个数,所以在比较第二趟的时候,最后一个数是不参加比较的。
(5)在第二趟比较完成后,倒数第二个数也一定是数组中倒数第二大数,所以在第三趟的比较中,最后两个数是不参与比较的。
(6)依次类推,每一趟比较次数减少依次
3.举例:
(1)要排序数组:[10,1,35,61,89,36,55]
(2)第一趟排序:
第一次排序:10和1比较,10大于1,交换位置 [1,10,35,61,89,36,55]
第二趟排序:10和35比较,10小于35,不交换位置 [1,10,35,61,89,36,55]
第三趟排序:35和61比较,35小于61,不交换位置 [1,10,35,61,89,36,55]
第四趟排序:61和89比较,61小于89,不交换位置 [1,10,35,61,89,36,55]
第五趟排序:89和36比较,89大于36,交换位置 [1,10,35,61,36,89,55]
第六趟排序:89和55比较,89大于55,交换位置 [1,10,35,61,36,55,89]
第一趟总共进行了六次比较,排序结果:[1,10,35,61,36,55,89]
(3)第二趟排序:
第一次排序:1和10比较,1小于10,不交换位置 1,10,35,61,36,55,89
第二次排序:10和35比较,10小于35,不交换位置 1,10,35,61,36,55,89
第三次排序:35和61比较,35小于61,不交换位置 1,10,35,61,36,55,89
第四次排序:61和36比较,61大于36,交换位置 1,10,35,36,61,55,89
第五次排序:61和55比较,61大于55,交换位置 1,10,35,36,55,61,89
第二趟总共进行了5次比较,排序结果:1,10,35,36,55,61,89
(4)第三趟排序:
1和10比较,1小于10,不交换位置 1,10,35,36,55,61,89
第二次排序:10和35比较,10小于35,不交换位置 1,10,35,36,55,61,89
第三次排序:35和36比较,35小于36,不交换位置 1,10,35,36,55,61,89
第四次排序:36和61比较,36小于61,不交换位置 1,10,35,36,55,61,89
第三趟总共进行了4次比较,排序结果:1,10,35,36,55,61,89
到目前位置已经为有序的情形了。
4.算法分析:
(1)由此可见:N个数字要排序完成,总共进行N-1趟排序,每i趟的排序次数为(N-i)次,所以可以用双重循环语句,外层控制循环多少趟,内层控制每一趟的循环次数
(2)冒泡排序的优点:每进行一趟排序,就会少比较一次,因为每进行一趟排序都会找出一个较大值。如上例:第一趟比较之后,排在最后的一个数一定是最大的一个数,第二趟排序的时候,只需要比较除了最后一个数以外的其他的数,同样也能找出一个最大的数排在参与第二趟比较的数后面,第三趟比较的时候,只需要比较除了最后两个数以外的其他的数,以此类推……也就是说,没进行一趟比较,每一趟少比较一次,一定程度上减少了算法的量。
(3)时间复杂度
1.如果我们的数据正序,只需要走一趟即可完成排序。所需的比较次数C和记录移动次数M均达到最小值,即:Cmin=n-1;Mmin=0;所以,冒泡排序最好的时间复杂度为O(n)。
2.如果很不幸我们的数据是反序的,则需要进行n-1趟排序。每趟排序要进行n-i次比较(1≤i≤n-1),且每次比较都必须移动记录三次来达到交换记录位置。在这种情况下,比较和移动次数均达到最大值:
综上所述:冒泡排序总的平均时间复杂度为:O(n2) ,时间复杂度和数据状况无关。
5.java代码实现,代码的实现用到了对数发生器
import java.util.Arrays; //算法的最终时间复杂度为n^2 public class BubbleSort { public static void main(String[] args) { int testTime=500000; int size = 10; int value=100; boolean succeed = true; for(int i = 0 ;i<testTime;i++){ int[] arr1 = generateRandomArray(size,value); int[] arr2 = copyArray(arr1); int[] arr3= copyArray(arr1); bubbleSort(arr1); rightMethod(arr2); if(!isEqual(arr1,arr2)){ succeed=false; printArray(arr3); break; } } System.out.println(succeed?"Nice":"Fucking fucked!"); int[] arr= generateRandomArray(size,value); printArray(arr); bubbleSort(arr); printArray(arr); } //产生一个随机数组,数组的长度和值都是随机的, public static int[] generateRandomArray(int size,int value){ //在java中,Math.random() ->double(0,1) //(int)((size+1)*Math.random())--->产生的是[0,size]之间的整数 //生成长度随机的数组,数组的最大长度是size的长度 int[] arr = new int[(int)((size+1)*Math.random())]; for(int i = 0 ;i<arr.length;i++){ //针对数组中的每个值都可以随机一下,一个随机数减去另外一个随机数,可能产生正数,也可能产生负数 arr[i]=(int)((value+1)*Math.random())-(int)(value*Math.random());//值也可以是随机的 } return arr; } //复制数组 public static int[] copyArray(int[] arr){ if(arr==null){ return null; } int[] res = new int[arr.length]; for(int i = 0 ;i<arr.length;i++){ res[i]=arr[i] ; } return res; } //绝对正确的方法,这个方法可以时间复杂度很差,但是要保证其准确性 public static void rightMethod(int[] arr){ Arrays.sort(arr); } // public static boolean isEqual(int[] arr1,int[] arr2){ if(arr1==null&&arr2!=null||arr1!=null&&arr2==null){ return false; } if (arr1==null&&arr2==null){ return true; } if (arr1.length!=arr2.length){ return false; } for(int i = 0;i<arr1.length;i++){ if(arr1[i]!=arr2[i]){ return false; } } return true; } //打印出数组 public static void printArray(int[] arr){ if(arr==null){ return; } for(int i = 0 ;i<arr.length;i++){ System.out.print(arr[i]+" "); } System.out.println(); } //N个数字冒泡排序,总共要进行N-1趟比较,每趟的排序次数为(N-i)次比较 public static void bubbleSort(int[] arr){ //一定要记住判断边界条件,很多人不注意这些细节,面试官看到你的代码的时候都懒得往下看,你的代码哪个项目敢往里面加? if(arr==null||arr.length<2){ return; } //需要进行arr.length趟比较 for(int i = 0 ;i<arr.length-1;i++){ //第i趟比较 for(int j = 0 ;j<arr.length-i-1;j++){ //开始进行比较,如果arr[j]比arr[j+1]的值大,那就交换位置 if(arr[j]>arr[j+1]){ int temp=arr[j]; arr[j]=arr[j+1]; arr[j+1]=temp; } } } // System.out.println("最终得出的数组为:"); // for (int k =0 ; k < arr.length;k++){ // System.out.print(arr[k]+" "); // } } //生成一个对数器。产生一个随机样本的数组,数组的长度和值都是随机的 //size是生成数组的最大长度 // public static int[] generateRandomArray(int size,int value){ // //生成长度随机的数组 // int[] arr = new int[(int)((size+1)*Math.random())]; // for(int i = 0 ;i<arr.length;i++){ // arr[i]=(int)((value+1)*Math.random())-(int)(value*Math.random()); // } // return arr; // } //for test public static void rightMathods(int[] arr){ //调用系统调用的函数来进行验证 Arrays.sort(arr); } }