Java中的經典演算法之氣泡排序(Bubble Sort)
原理:比較兩個相鄰的元素,將值大的元素交換至右端。
思路:依次比較相鄰的兩個數,將小數放在前面,大數放在後面。即在第一趟:首先比較第1個和第2個數,將小數放前,大數放後。然後比較第2個數和第3個數,將小數放前,大數放後,如此繼續,直至比較最後兩個數,將小數放前,大數放後。重複第一趟步驟,直至全部排序完成。
舉例說明:要排序陣列:int[] arr={6,3,8,2,9,1};
第一趟排序:
第一次排序:6和3比較,6大於3,交換位置: 3 6 8 2 9 1
第二次排序:6和8比較,6小於8,不交換位置:3 6 8 2 9 1
第三次排序:8
第四次排序:8和9比較,8小於9,不交換位置:3 6 2 8 9 1
第五次排序:9和1比較:9大於1,交換位置: 3 6 2 8 1 9
第一趟總共進行了5次比較, 排序結果: 3 6 2 8 1 9
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第二趟排序:
第一次排序:3和6比較,3小於6,不交換位置:3 6 2 8 1 9
第二次排序:6
第三次排序:6和8比較,6大於8,不交換位置:3 2 6 8 1 9
第四次排序:8和1比較,8大於1,交換位置: 3 2 6 1 8 9
第二趟總共進行了4次比較, 排序結果: 3 2 6 1 8 9
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第三趟排序:
第一次排序:3和2比較,3大於2,交換位置: 2 3 6 1 8 9
第二次排序:3
第三次排序:6和1比較,6大於1,交換位置: 2 3 1 6 8 9
第二趟總共進行了3次比較, 排序結果: 2 3 1 6 8 9
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第四趟排序:
第一次排序:2和3比較,2小於3,不交換位置:2 3 1 6 8 9
第二次排序:3和1比較,3大於1,交換位置: 2 1 3 6 8 9
第二趟總共進行了2次比較, 排序結果: 2 1 3 6 8 9
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第五趟排序:
第一次排序:2和1比較,2大於1,交換位置: 1 2 3 6 8 9
第二趟總共進行了1次比較, 排序結果: 1 2 3 6 8 9
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最終結果:1 2 3 6 8 9
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由此可見:N個數字要排序完成,總共進行N-1趟排序,每i趟的排序次數為(N-i)次,所以可以用雙重迴圈語句,外層控制迴圈多少趟,內層控制每一趟的迴圈次數,即
for(int i=1;i<arr.length;i++){
for(int j=1;j<arr.length-i;j++){
//交換位置
}
氣泡排序的優點:每進行一趟排序,就會少比較一次,因為每進行一趟排序都會找出一個較大值。如上例:第一趟比較之後,排在最後的一個數一定是最大的一個數,第二趟排序的時候,只需要比較除了最後一個數以外的其他的數,同樣也能找出一個最大的數排在參與第二趟比較的數後面,第三趟比較的時候,只需要比較除了最後兩個數以外的其他的數,以此類推……也就是說,沒進行一趟比較,每一趟少比較一次,一定程度上減少了演算法的量。
用時間複雜度來說:
1.如果我們的資料正序,只需要走一趟即可完成排序。所需的比較次數和記錄移動次數均達到最小值,即:Cmin=n-1;Mmin=0;所以,氣泡排序最好的時間複雜度為O(n)。
2.如果很不幸我們的資料是反序的,則需要進行n-1趟排序。每趟排序要進行n-i次比較(1≤i≤n-1),且每次比較都必須移動記錄三次來達到交換記錄位置。在這種情況下,比較和移動次數均達到最大值:氣泡排序的最壞時間複雜度為:O(n2) 。
綜上所述:氣泡排序總的平均時間複雜度為:O(n2) 。
程式碼實現:
/*
* 氣泡排序
*/
public class BubbleSort {
public static void main(String[] args) {
int[] arr={6,3,8,2,9,1};
System.out.println("排序前陣列為:");
for(int num:arr){
System.out.print(num+" ");
}
for(int i=0;i<arr.length-1;i++){//外層迴圈控制排序趟數
for(int j=0;j<arr.length-1-i;j++){//內層迴圈控制每一趟排序多少次
if(arr[j]>arr[j+1]){
int temp=arr[j];
arr[j]=arr[j+1];
arr[j+1]=temp;
}
}
}
System.out.println();
System.out.println("排序後的陣列為:");
for(int num:arr){
System.out.print(num+" ");
}
}
}