数学建模社区-数学中国

标题: 排序算法之冒泡排序 [打印本页]

---

作者: 1047521767    时间: 2021-10-29 20:30
标题: 排序算法之冒泡排序
                                                            排序算法之冒泡排序
7 i8 X8 v/ `: b( H3 A了解冒泡排序是什么！
. E# }+ _  O. {5 _5 }知道冒泡排序的思路
6 R5 J* ~6 d9 j. U' C知道实例代码并且练习
4 t5 |1 a5 Y2 z有收获记得帮忙点个赞，有问题请指出。
一、冒泡排序基本介绍
  Z$ g7 X! S" |  T1、冒泡排序（Bubble Sorting）的基本思想是：通过对待排序序列从前往后（从下标较小的元素开始）依次比较相邻元素的值，若发现逆序则交换，使值较大的元素逐渐从前往后移动，就像水底的气泡一样向上冒出。
9 [- C7 V1 ~2 z, ^3 U) ^
! z5 d0 h" F: p' D& B4 L
: ^1 T1 U+ }$ f2、冒泡排序的优化思路
因为排序的过程中，各个元素不断接近自己的位置，如果一趟比较下来没有进行交换，就说名顺序有序 ，因此要在排序过程中设置一个标志flag判断元素是否进行交换，从而减少不必要的比较。

' a# k) ~5 c& S% p; }: d  N
3、冒泡排序的图解思路


其实就是两个指针，移动来进行判断，然后如此循环进行比较 ，具体思路大致如下：
  g3 B( e2 D7 u- r9 h4 W
( {7 B, n+ Z6 i: _2 R
# s: o; {! V! u% V第一轮循环得到最大值
第二轮循环得到第二大值
" k* ?- A3 R, e% y第三轮循环得到第三大值
6 m. i) E. d. T( k" _第四轮循环得到第四大值
总的要进行数组大小减1的词循环
! Q, a0 a2 K6 e( p) I
- Q% d9 Q5 K" F! Z/ N% Y
! q  h! p/ g: t0 ~二、冒泡排序代码实现package cn.mldn;
" y$ n4 \  p% |9 H# J1 ]
5 e, ]5 f5 @: T
import java.util.Arrays;


public class BubbleSort {
8 H9 N: P3 N: B0 S# P    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {3,9,-1,10,-2};
: O0 F' p) g7 a' G        //大致过程
        //1、第一步就是第一轮排序得到最大值于最后
        //  for (int i = 0; i < arr.length - ; i++) {
        //            //如果前面的数比后面的数大，则交换
$ L$ n. X5 n. k        //            if (arr > arr[i+1]) {
        //                temp = arr;
& u; Z& h1 S9 j, K        //                arr = arr[i + 1];
        //                arr[i + 1] = temp;
        //            }
        //        }
- h2 T' I4 q0 d; [! _        //2、第二糖就是把倒数第二大的排到倒数第二位
* g# Z7 E2 I5 o, j5 M$ \# X- o7 T        //  for (int i = 0; i < arr.length - 1 - 1; i++) {
/ X1 l& r& k1 `' l( Q        //            //如果前面的数比后面的数大，则交换
" w9 E8 F3 P2 A2 [        //            if (arr > arr[i+1]) {
; z, O1 _* k. C' x- C. t/ \' I# G        //                temp = arr;
        //                arr = arr[i + 1];
& c0 C5 s5 ~2 D8 o        //                arr[i + 1] = temp;
: X2 l+ `% l+ J2 i        //            }
) u/ i' v7 @1 I4 e6 v  T5 T0 k        //        }
        //3、第三糖排序，以此内推
% F$ v4 n* P( W& U        //for (int i = 0; i < arr.length - 1 - 1 - 1; i++) {
        //            //如果前面的数比后面的数大，则交换
  K5 T* d+ ?( a( ^& j* D        //            if (arr > arr[i+1]) {
        //                temp = arr;
7 I2 v. j) A8 ?6 b& `+ @2 l- ~! W        //                arr = arr[i + 1];
4 j) s  e, W0 Q: l( ~3 I, T* @: X        //                arr[i + 1] = temp;
        //            }
7 u5 F. y1 b" y3 {6 S/ x* u+ X' W        //        }
5 @8 p7 k1 L* B+ E9 B) S        //4、第四次排序，以此内推
5 W1 b2 D; X- K6 o% T% N1 ^        //for (int i = 0; i < arr.length - 1 - 1 - 1 - 1 i++) {
" }1 \: R; d$ H7 Y, n# K7 y        //            //如果前面的数比后面的数大，则交换
7 X# F+ H, s+ }1 U; g$ a3 x        //            if (arr > arr[i+1]) {
        //                temp = arr;
        //                arr = arr[i + 1];
        //                arr[i + 1] = temp;
; F) Y& z1 Y+ W5 r/ q/ m* H        //            }
" i/ e; ?; |  K% Y. d# s        //        }
        int temp = 0;//零时变量，用来将最大的数值排在最后
) f" I+ ~0 D  M0 o; t, l        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
, @8 c/ j9 E/ a' U5 w: [            //如果前面的数比后面的数大，则交换
            if (arr > arr[i+1]) {
  ^4 J8 s- N1 e$ a                temp = arr;
                arr = arr[i + 1];
8 ?8 B7 {4 a" c" ?$ x. X4 b1 L                arr[i + 1] = temp;
& S" G2 k. V2 a% M            }
5 }2 ^/ m% \: V        }


8 U0 l! }' U( R. _/ ^  G        for (int i = 0; i < arr.length - 1 - 1; i++) {
' V0 K( @8 [, {1 L4 D  l  L            //如果前面的数比后面的数大，则交换
* r- E6 Z9 n2 \            if (arr > arr[i+1]) {
                temp = arr;
                arr = arr[i + 1];
                arr[i + 1] = temp;
( r, j2 p7 z: d+ Z3 S            }
& F0 [5 R5 v3 h8 P7 P        }
: m$ _  ~2 @' z+ {. a9 s

: e& G  D/ [8 l$ O. H) W4 x' C: n        for (int i = 0; i < arr.length - 1 - 1 - 1; i++) {
* r8 v0 n, c/ S0 i" h+ e            //如果前面的数比后面的数大，则交换
            if (arr > arr[i+1]) {
                temp = arr;
                arr = arr[i + 1];
0 r( p: ]' V0 E: ~                arr[i + 1] = temp;
' N' c+ N4 k) _            }
        }
* p2 C* v& g$ Y, L. B3 ~2 V

& n! D* C$ P/ q# A+ g# M2 c' d; o! }* |        for (int i = 0; i < arr.length - 1 - 1 -1 - 1; i++) {
            //如果前面的数比后面的数大，则交换
            if (arr > arr[i+1]) {
                temp = arr;
" r1 U' [: H  d; \  Z$ I. U                arr = arr[i + 1];
                arr[i + 1] = temp;
            }
1 U, i: y* d+ ]! |6 j$ p; @6 }6 R$ q        }


3 ^8 b9 [6 I" W- v        System.out.println("hello " + Arrays.toString(arr));
' x8 \0 A' F5 b5 v; q        //------------------------------------------------------------------------------------
6 `# a! }4 h$ c- ]2 Q& p$ E        //根据上面的观察可以知道了撒，可以再用一套循环解决

$ H: _0 A- ~% c( ^* o1 c4 P" S9 D


        //好好理解一下、由此可知，他的时间复杂度为O(n*n)
        for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {
+ @% L0 s% U$ `7 o2 y            for (int i = 0; i < arr.length - 1 - j; i++) {
                //如果前面的数比后面的数大，则交换
$ K/ J7 J0 u0 s+ ?                if (arr > arr[i+1]) {
2 ~$ d% G3 h- p8 h                    temp = arr;
/ `. T4 b8 P; @$ y                    arr = arr[i + 1];
; M0 I$ f5 ~0 L7 p. w+ c7 [                    arr[i + 1] = temp;
                }
6 b  e+ G$ t6 Q0 E6 D+ @3 l            }
        }
    }
& }: a5 {2 x4 U6 e1 j}
2 u5 W7 `' N" L9 a# L; a) H三、冒泡排序的优化

1、思路
2 ]4 Z; l/ G2 b/ v& F4 l如果我们发现在某一糖过程中，没有进行一次交换，提前终止
  o/ G5 K3 t3 e2、代码实现

package cn.mldn;
3 q$ S. J. y; f- O' c+ {- e
! Q3 L' G8 F5 K" q
import java.util.Arrays;
& t. l0 b- t+ U9 z" Q
; U. n+ r! O7 X/ Y( C9 g
public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
% S! ^& v- _& `  D7 o# d        int[] arr = {3,9,-1,10,-2};
5 E; I. B+ @# R. ?2 W; K0 A, x! N$ D        //大致过程
        //1、第一步就是第一轮排序得到最大值于最后
        //  for (int i = 0; i < arr.length - ; i++) {
5 R7 z2 H6 z6 b+ @  O% I/ q        //            //如果前面的数比后面的数大，则交换
/ Y( p" `2 N4 q9 |8 P1 s0 H& _        //            if (arr > arr[i+1]) {
        //                temp = arr;
        //                arr = arr[i + 1];
        //                arr[i + 1] = temp;
" b8 R3 p+ U/ x+ D. G3 |0 C        //            }
2 n4 k. {9 M9 [6 y! F        //        }
        //2、第二糖就是把倒数第二大的排到倒数第二位
. p- S- x) j- C4 x        //  for (int i = 0; i < arr.length - 1 - 1; i++) {
        //            //如果前面的数比后面的数大，则交换
        //            if (arr > arr[i+1]) {
8 ~; S6 w' f" g        //                temp = arr;
        //                arr = arr[i + 1];
        //                arr[i + 1] = temp;
        //            }
: E5 _$ f. ?$ N, M3 W" H1 D0 J        //        }
        //3、第三糖排序，以此内推
        //for (int i = 0; i < arr.length - 1 - 1 - 1; i++) {
2 q, _9 n8 L9 f0 w2 y7 [        //            //如果前面的数比后面的数大，则交换
# }$ x3 A$ m/ ]  {; p% u) R        //            if (arr > arr[i+1]) {
        //                temp = arr;
        //                arr = arr[i + 1];
        //                arr[i + 1] = temp;
        //            }
2 l! a' a1 d' z; C5 ~) B        //        }
6 w! V1 v8 v. n* Y        //4、第四次排序，以此内推
: z: o5 ~% f! y! l0 s8 g- M; _        //for (int i = 0; i < arr.length - 1 - 1 - 1 - 1 i++) {
        //            //如果前面的数比后面的数大，则交换
' W" }# {' B0 E6 f        //            if (arr > arr[i+1]) {
) `+ h1 ~6 M6 M7 C2 ~8 Z        //                temp = arr;
! @' X% u# C3 a) f& @6 _        //                arr = arr[i + 1];
        //                arr[i + 1] = temp;
2 @* n5 _- j! T7 v        //            }
        //        }
9 I7 T4 }) C# Y6 B        /*int temp = 0;//零时变量，用来将最大的数值排在最后
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
$ I! N% S4 S0 P; q' m  R8 P0 ~/ |6 c! s            //如果前面的数比后面的数大，则交换
            if (arr > arr[i+1]) {
- [6 n# h( l4 a$ x/ K6 G+ i                temp = arr;
                arr = arr[i + 1];
+ K2 r+ T3 M& }' ^                arr[i + 1] = temp;
8 {+ }2 b( B4 C9 n# C            }
- P5 k5 y, I+ C3 e( y1 a' j        }


        for (int i = 0; i < arr.length - 1 - 1; i++) {
( `; @7 ]/ R3 O) d5 c1 [            //如果前面的数比后面的数大，则交换
            if (arr > arr[i+1]) {
" l, o- g! p6 z7 V9 H+ |: y                temp = arr;
                arr = arr[i + 1];
                arr[i + 1] = temp;
            }
8 O5 ~6 N' [3 x        }
3 U* }4 U5 Z3 U$ r1 f# r

3 @! b  z- W  c        for (int i = 0; i < arr.length - 1 - 1 - 1; i++) {
2 S7 v, G$ f( ~            //如果前面的数比后面的数大，则交换
/ z1 H' o5 q% ]+ a7 W" }            if (arr > arr[i+1]) {
                temp = arr;
                arr = arr[i + 1];
                arr[i + 1] = temp;
            }
) ~0 p5 m4 A1 B2 J        }
( N3 Q6 M1 E# z2 t; r# g
$ |! U+ W+ Z9 @7 K3 F+ t& `
        for (int i = 0; i < arr.length - 1 - 1 -1 - 1; i++) {
2 r$ S; S; H! g6 b6 \) I& x            //如果前面的数比后面的数大，则交换
            if (arr > arr[i+1]) {
& }+ V; n: d6 g4 _4 U                temp = arr;
                arr = arr[i + 1];
                arr[i + 1] = temp;
            }
        }*/
. T0 @+ k$ g2 F5 M

        System.out.println("hello " + Arrays.toString(arr));
- \5 L7 V% U3 l( g% N/ S        //------------------------------------------------------------------------------------
# E8 \0 q& G2 M; k        //根据上面的观察可以知道了撒，可以再用一套循环解决
7 @2 m% \1 |/ g- R" Z
* u  G) A' C( i, c6 H4 J
' w$ e) F) E( T, Q/ l$ p/ T$ ]
5 P( o. A$ O& N; T1 a

0 `! S2 X* X" V/ E: P0 \- }: _
        //好好理解一下、由此可知，他的时间复杂度为O(n*n)
0 H) q- B0 D* _- A+ C        int temp = 0;


        boolean flag = false;
        for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {
            for (int i = 0; i < arr.length - 1 - j; i++) {
& c. N6 W/ O5 p( c/ y5 K                //如果前面的数比后面的数大，则交换
: P( X! O/ g" g4 a, y1 X5 M                if (arr > arr[i+1]) {
, r( ]0 W+ F. K! l0 |                    flag = true;//在这里把flag值为true
                    temp = arr;
9 L4 c" Z. X5 D& b5 j                    arr = arr[i + 1];
5 Y6 Z2 U+ a& d+ X; A                    arr[i + 1] = temp;
# f, }  G3 y- `. p0 ?3 w' d                }
* k- q! R: V1 U' G' _- C: ~9 w, I            }
7 E+ u5 n' v2 }( y  `: [4 R# Q9 S: G            //在内部循环的时候进行查询
2 X# [2 v( J/ E. V0 i; \7 y! s            if (!flag) {//说明在第一趟排序过程中一次交换都没有发生。
                break;
            } else {
# v5 Z/ ]  b' T) Y9 {1 p                flag = false;//没有这个就是执行一遍就没了，要让他进行下次继续
            }
        }
0 f' \  b" z5 u: U8 L

5 ?1 a; e" p7 }) w& s$ E# J        System.out.println("world " + Arrays.toString(arr));
) U" T1 L% |: S    }
}
四、将上面的代码封装为一个方法
. m3 O' {: q( Q( [1 j5 O' B  Bpublic class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
% h* B9 n/ e# i        int[] arr = {3,9,-1,10,-2};


/ b  m3 S; ]( @1 g        bubbleSort(arr);
        System.out.println("world " + Arrays.toString(arr));
  V5 R, O  g/ m    }


4 ?/ w+ z4 Z( a* B; y" g9 k    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        //好好理解一下、由此可知，他的时间复杂度为O(n*n)
        int temp = 0;
6 c! K. t- @' \, T+ E/ w
0 G: `* b1 w( g) e
        boolean flag = false;
  R: |& ]# y! j3 Q  h        for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {
            for (int i = 0; i < arr.length - 1 - j; i++) {
4 F% \$ H7 ?0 q% Z                //如果前面的数比后面的数大，则交换
8 A3 C9 q$ t5 |1 b4 t% e! S                if (arr > arr[i+1]) {
                    flag = true;//在这里把flag值为true
                    temp = arr;
                    arr = arr[i + 1];
                    arr[i + 1] = temp;
                }
            }
2 m- D5 v) A6 Z; L- w            //在内部循环的时候进行查询
            if (!flag) {//说明在第一趟排序过程中一次交换都没有发生。
# A1 ^- F# P3 R- |1 B                break;
            } else {
                flag = false;//没有这个就是执行一遍就没了，要让他进行下次继续
            }
        }
    }
}
五、测试一下冒泡排序的时间复杂度

1、代码是实现

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
0 f5 D: o. b- z9 O  P6 p4 u% w7 Simport java.util.Date;


- r- V) R% X* m' o  ~. V  |public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        //1、创建80000个数据来测试一下我们的性能
+ r: L- i& T' Z" f        int[] arr = new int[80000];
        for (int i = 0; i < 80000; i++) {
            arr = (int)(Math.random()*80000);//生成0到80000的数
        }
        //2、输出时间
        Date date1 = new Date();
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-mm-dd HH:mm:ss");//格式化
' N1 [# t$ E0 C! o        String date1Str = simpleDateFormat.format(date1);
        System.out.println("排序前的时间" + date1Str);
- ^5 O* O/ s, h! {7 h- ~        bubbleSort(arr);
& F8 b$ V& b6 l. ?4 p0 k        Date date2 = new Date();
        String date2Str = simpleDateFormat.format(date2);
2 Y0 n: ]4 E" r! Y; P& ~" S        System.out.println("排序后的时间" + date2Str);
8 W0 u# }# Q+ s- q' J


  g! }! I, I# V% X
    }

9 t3 ]* m1 n9 x& E3 q/ H
7 S2 T7 U( R% }' p' O) ~    public static void bubbleSort(int[] arr) {
! p, S' G. D, }7 c/ H% t' K( T        //好好理解一下、由此可知，他的时间复杂度为O(n*n)
- `  f' e% X4 }        int temp = 0;
& a) h$ w+ n( v: y1 z
% B3 j: ~' Q7 w. M# j: F
        boolean flag = false;
; u; s$ X+ y( J( T$ `        for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {
            for (int i = 0; i < arr.length - 1 - j; i++) {
/ h; ~2 p+ |) q                //如果前面的数比后面的数大，则交换
; l7 E, J/ U5 Y) [4 V6 r5 M                if (arr > arr[i+1]) {
                    flag = true;//在这里把flag值为true
                    temp = arr;
3 B1 j" f2 `4 ~& v: h                    arr = arr[i + 1];
- I* R8 A! a4 a                    arr[i + 1] = temp;
                }
( b' ?6 V7 b( e& ]) T            }
            //在内部循环的时候进行查询
            if (!flag) {//说明在第一趟排序过程中一次交换都没有发生。
                break;
            } else {
                flag = false;//没有这个就是执行一遍就没了，要让他进行下次继续
5 I0 Q( k8 _* R2 w* N1 G            }
" d  a& d/ [. ]! Y6 h' X! h        }
    }
0 W. p: b. C3 _) S$ q}

. L% c! g( W1 w7 k: r/ F- x
, w! L2 I- O: [7 ^/ B6 ]
2、效果
2 T2 }$ b; _2 o




, A% `* C( e( q3 y) i: F

---

作者: 470557092    时间: 2021-10-29 21:15
顶。。。。。。

2 K% R0 j% M1 Z8 b# P! Y% G0 {

---

欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/)

Powered by Discuz! X2.5