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冒泡排序(java)

CS Toper之路 2019-10-10
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0. 说明

最近工作中遇到了排序的需要,其实很简单,就是两个PO按照时间的字段排序后将结果返回前端,很简单的一个需求,但是却让我感觉应该将排序算法,整理一下。
今天在本文中,我们就先整理下冒泡排序的算法,在着重分析下怎么交换两个数据。


1. 冒泡排序

冒泡排序算法,理论很简单,就是通过遍历,每次遍历将最小(最大)值放在为排序数组中最前面的位置。画个图下看下大概的流程。图中的测试数据数组为[6,4,2,8,3,5]。


可见,第一次遍历的时候,将最小值放在了数组的首位,也就是2放在了首位。第二次遍历的时候,将次小值放在了数组的次位,也就是3放在了数组的第二位。
理论上应该遍历的是n-1次,上面的示例,应该遍历的是5次,但是我们的图中遍历4次就结束了,是因为,遍历四次后,后面未排序的数组正好已经有序了,所以在实际开发中,结束遍历的条件,可以稍作修改,这样就可以提前结束遍历,节省计算资源。
新增一个标记位,每次遍历的时候,如果有数据交换,则将标记位标记是true,否则为false。在新一轮的遍历开始的时候,如果标记位为false,则直接结束遍历。可以提前结束遍历,节省不必要的遍历开销,但是增加了一个编辑位的存储,以及每次遍历的判断,但是当数据量大的时候,判断遍历是否进行的判断,比判断遍历内数据的对比少的多。另外存储标记位,是一种空间换时间的操作。


2. java实现。

笔者的主语言是Java,所以就用Java做一个简单的示例:


public class BubbleSort { public static int[] sort(int[] arr) throws Exception { if (arr == null) { throw new Exception("参数异常"); } if (arr.length == 0 || arr.length == 1) { return arr; } for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) { for (int j = arr.length; j > i; j--) { if (arr[j] < arr[j - 1]) { int tmp = arr[j]; arr[j] = arr[j - 1]; arr[j - 1] = tmp; } } } return arr; }}
测试代码:


@Testpublic void test_bubble_sort() throws Exception { int[] arr = {6,4,2,8,3,5}; arr = BubbleSort.sort(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr));
int[] arr2 = new int[100]; Random random = new Random(10000); for (int i = 0 ; i < 100; i++) { arr2[i] = random.nextInt(10000); } System.out.println(Arrays.toString(arr2)); arr2 = BubbleSort.sort(arr2); System.out.println(Arrays.toString(arr2));}
运行结果:
[2, 3, 4, 5, 6, 8][2208, 572, 9116, 3475, 4500, 9574, 5641, 9166, 9727, 7670, 3030, 6816, 2621, 2172, 8074, 7634, 7455, 3468, 5423, 4888, 3594, 3684, 5136, 363, 4111, 6762, 4480, 4705, 3924, 4626, 72, 6234, 9073, 2345, 6824, 9818, 616, 5521, 4831, 30, 1515, 6297, 3430, 7197, 5985, 8791, 9926, 9276, 2467, 165, 8650, 9054, 8881, 326, 479, 1079, 7714, 5235, 2119, 9051, 456, 6343, 1629, 2903, 4130, 1667, 1219, 4171, 2075, 3998, 1896, 8627, 2752, 205, 565, 9185, 718, 9435, 8710, 25, 473, 1909, 9798, 8473, 7050, 4229, 9859, 8290, 4896, 3176, 1808, 6647, 4743, 2942, 2249, 4657, 2598, 3790, 9841, 5276][25, 30, 72, 165, 205, 326, 363, 456, 473, 479, 565, 572, 616, 718, 1079, 1219, 1515, 1629, 1667, 1808, 1896, 1909, 2075, 2119, 2172, 2208, 2249, 2345, 2467, 2598, 2621, 2752, 2903, 2942, 3030, 3176, 3430, 3468, 3475, 3594, 3684, 3790, 3924, 3998, 4111, 4130, 4171, 4229, 4480, 4500, 4626, 4657, 4705, 4743, 4831, 4888, 4896, 5136, 5235, 5276, 5423, 5521, 5641, 5985, 6234, 6297, 6343, 6647, 6762, 6816, 6824, 7050, 7197, 7455, 7634, 7670, 7714, 8074, 8290, 8473, 8627, 8650, 8710, 8791, 8881, 9051, 9054, 9073, 9116, 9166, 9185, 9276, 9435, 9574, 9727, 9798, 9818, 9841, 9859, 9926]

3. 总结

冒泡算法是最简单的排序算法之一,它需要由于又嵌套遍历,外部遍历次数为n-1,内部遍历次数平均为(n-1)/2,所以它的时间复杂度是O(n^2), 空间复杂度是O(1),基本上只占有一个临时空间,但也可以做到不占用额外的空间,这个留作下一篇文章详细说明,如有兴趣可关注本公众号。该算法还是稳定的排序算法,因为两个相等的数据在遍历的时候,不会交换位置,而且所有的交换都是相邻两个数据的交换,所以该排序算法是稳定的排序算法。
希望本文对各位看官理解排序算法有所帮助。


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