1、基本思想
通过对待排序序列从前向后,依此比较相邻元素的值,若发现逆序,则使较大的元素逐渐向后移,就像水底下的气泡一样逐渐往上冒。当一轮排序下来没有元素交换过,则说明序列有序了。
2、图解
3、代码实现
package cn.klb.datastructures.sort;
/**
* @author DDKK.COM 弟弟快看,程序员编程资料站
* @Description: 实现对数组的冒泡排序
* @Date: Create in 2023/4/3 21:04
* @Modified By:
*/
public class Bubble {
public static void sort(int[] arr) {
int temp = 0; // 临时变量,用于交换数据
boolean flag = false; // 一轮走完后数组是否进行了交换
// 进行 arr.length - 1 轮循环,减一是因为最后一个数字的后面没有数字
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
// 第i轮进行arr.length - 1 - i次比较
// -i是因为最大的数字已经排序好了,不用比较
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
// 如果当前数字比后一位数字大,则交换顺序
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
flag = true; // 如果本轮进行交换,则flag=true
}
}
if (flag) {
flag = false; // 重置flag
} else {
// 如果本轮没有交换,则说明数组已经有序,提前结束
break;
}
}
}
}
4、时间复杂度
总结冒泡排序的步骤,核心步骤为比较和交换,假设比较次数为C,交换次数为S。
最好的情况下:序列本身已经是从小到大有序,这时只需要1轮循环,因此,C=n-1=O(n),S=0=O(1);如果没有提前退出这个优化操作,那么两层for循环会老老实实跑完,这时候C=n(n-1)/2=O(n²),S=0=O(1)。
最坏的情况下:序列完全是从大到小的,这时需要循环n-1轮,第一轮、第二轮…分别进行n-1次比较和n-1次交换、n-2次比较和n-2次交换…,因此,C=n(n-1)/2=O(n²),S=3n(n-1)/2=O(n²)。交换操作需要最少三步,所以前面有个系数3。
一般我们讨论时间复杂度都是讨论最差的情况,而且哪怕不交换也得是先比较过后才确定交不交换,所以冒泡排序的时间复杂度为0(n²)。
5、稳定性
通过代码可以分析,如果存在两个数是相同的且挨着,不会满足第二层for循环里面的if判断,因此相同数字不会发生交换,即两个相同数字的前后关系不会发生改变,也就是说冒泡排序是稳定的。
6、测试
package cn.klb.test.datastructurestest;
import cn.klb.datastructures.sort.*;
import org.junit.Test;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;
/**
* @author DDKK.COM 弟弟快看,程序员编程资料站
* @Description: 排序测试
* @Date: Create in 2023/4/3 21:32
* @Modified By:
*/
public class SotrTest {
@Test
public void testBubble() {
int[] arr = new int[8];
for (int i = 0; i < 8; i++) {
arr[i] = (int) (Math.random() * 800000);
}
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Date date1 = new Date();
System.out.println("-----" + sdf.format(date1) + "-----");
//System.out.println(Arrays.toString(arr));
Bubble.sort(arr);
Date date2 = new Date();
System.out.println("-----" + sdf.format(date2) + "-----");
//System.out.println(Arrays.toString(arr));
// 8万的随机数据进行冒泡排序,我的电脑花了大约10秒
// 80万的随机数据进行冒泡排序,我的电脑花了大约20分24秒(好慢的感觉)
}
}