我的Java开发学习之旅------>Java经典排序算法之冒泡排序

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我的Java开发学习之旅------>Java经典排序算法之冒泡排序

欧阳鹏 2015-06-18 02:02:52 浏览1016
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冒泡排序(Bubble Sort)是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列,一次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。


一、算法原理

   冒泡排序算法的运作如下:

1、比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。

2、对每一对相邻元素作同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点,最后的元素应该会是最大的数。

3、 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。

4、 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。


二、算法分析

时间复杂度


算法稳定性

冒泡排序就是把小的元素往前调或者把大的元素往后调。比较是相邻的两个元素比较,交换也发生在这两个元素之间。所以,如果两个元素相等,我想你是不会再无聊地把他们俩交换一下的;如果两个相等的元素没有相邻,那么即使通过前面的两两交换把两个相邻起来,这时候也不会交换,所以相同元素的前后顺序并没有改变,所以冒泡排序是一种稳定排序算法。

算法演练


下面动画演示从最后一个数开始和上一个数比较,如果小于上一个数就交换位置。

ps:读者也可以自己打开下面的链接,自己设定要排序的数组,进行排序演练

冒泡排序动画演示(http://student.zjzk.cn/course_ware/data_structure/web/flashhtml/maopaopaixu.htm)



三、代码实现

public class BubbleSortTest {
	/**
	 * 冒泡排序
	 * @param source
	 *            要进行排序的数组
	 */
	public static void bubbleSort(int[] source) {
		int length = source.length;
			for (int i = 0; i < length - 1; i++) { //N个数需N-1趟,每趟完成之后,较大元素将冒到数组最末端
				for (int j = 0; j < length - 1 - i; j++) {  //每趟需要比较N-i次比较
					if (source[j] > source[j + 1]) {
						swap(source, j, j + 1);
					}
					System.out.print("\n外循环第" + (i + 1) + "次,内循环第" + (j + 1)
							+ "次,排序结果:");
					printArray(source);
				}
				System.out.println("");
			}
	}

	/**
	 * 交换x、y下标指向的值
	 * 
	 * @param source
	 *            要进行交换的数组
	 * @param x
	 *            数组下标x
	 * @param y
	 *            数组下标x
	 */
	private static void swap(int[] source, int x, int y) {
		int temp = source[x];
		source[x] = source[y];
		source[y] = temp;
	}
	
	/**
	 * 遍历数组然后打印
	 * @param source 要打印的数组
	 */
	private static void printArray(int[] source) {
		for (int i = 0; i < source.length; i++) {
			System.out.print("\t" + source[i]);
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		int[] source = { 24, 19, 26, 39, 36, 7, 31, 29, 38, 23 };
		
		System.out.println("排序前:");
		printArray(source);
		System.out.println("\n");
		
		bubbleSort(source);
		
		System.out.println("\n\n排序后:");
		printArray(source);
	}
}


四、运行结果

排序前:
	24	19	26	39	36	7	31	29	38	23


外循环第1次,内循环第1次,排序结果:	19	24	26	39	36	7	31	29	38	23
外循环第1次,内循环第2次,排序结果:	19	24	26	39	36	7	31	29	38	23
外循环第1次,内循环第3次,排序结果:	19	24	26	39	36	7	31	29	38	23
外循环第1次,内循环第4次,排序结果:	19	24	26	36	39	7	31	29	38	23
外循环第1次,内循环第5次,排序结果:	19	24	26	36	7	39	31	29	38	23
外循环第1次,内循环第6次,排序结果:	19	24	26	36	7	31	39	29	38	23
外循环第1次,内循环第7次,排序结果:	19	24	26	36	7	31	29	39	38	23
外循环第1次,内循环第8次,排序结果:	19	24	26	36	7	31	29	38	39	23
外循环第1次,内循环第9次,排序结果:	19	24	26	36	7	31	29	38	23	39

外循环第2次,内循环第1次,排序结果:	19	24	26	36	7	31	29	38	23	39
外循环第2次,内循环第2次,排序结果:	19	24	26	36	7	31	29	38	23	39
外循环第2次,内循环第3次,排序结果:	19	24	26	36	7	31	29	38	23	39
外循环第2次,内循环第4次,排序结果:	19	24	26	7	36	31	29	38	23	39
外循环第2次,内循环第5次,排序结果:	19	24	26	7	31	36	29	38	23	39
外循环第2次,内循环第6次,排序结果:	19	24	26	7	31	29	36	38	23	39
外循环第2次,内循环第7次,排序结果:	19	24	26	7	31	29	36	38	23	39
外循环第2次,内循环第8次,排序结果:	19	24	26	7	31	29	36	23	38	39

外循环第3次,内循环第1次,排序结果:	19	24	26	7	31	29	36	23	38	39
外循环第3次,内循环第2次,排序结果:	19	24	26	7	31	29	36	23	38	39
外循环第3次,内循环第3次,排序结果:	19	24	7	26	31	29	36	23	38	39
外循环第3次,内循环第4次,排序结果:	19	24	7	26	31	29	36	23	38	39
外循环第3次,内循环第5次,排序结果:	19	24	7	26	29	31	36	23	38	39
外循环第3次,内循环第6次,排序结果:	19	24	7	26	29	31	36	23	38	39
外循环第3次,内循环第7次,排序结果:	19	24	7	26	29	31	23	36	38	39

外循环第4次,内循环第1次,排序结果:	19	24	7	26	29	31	23	36	38	39
外循环第4次,内循环第2次,排序结果:	19	7	24	26	29	31	23	36	38	39
外循环第4次,内循环第3次,排序结果:	19	7	24	26	29	31	23	36	38	39
外循环第4次,内循环第4次,排序结果:	19	7	24	26	29	31	23	36	38	39
外循环第4次,内循环第5次,排序结果:	19	7	24	26	29	31	23	36	38	39
外循环第4次,内循环第6次,排序结果:	19	7	24	26	29	23	31	36	38	39

外循环第5次,内循环第1次,排序结果:	7	19	24	26	29	23	31	36	38	39
外循环第5次,内循环第2次,排序结果:	7	19	24	26	29	23	31	36	38	39
外循环第5次,内循环第3次,排序结果:	7	19	24	26	29	23	31	36	38	39
外循环第5次,内循环第4次,排序结果:	7	19	24	26	29	23	31	36	38	39
外循环第5次,内循环第5次,排序结果:	7	19	24	26	23	29	31	36	38	39

外循环第6次,内循环第1次,排序结果:	7	19	24	26	23	29	31	36	38	39
外循环第6次,内循环第2次,排序结果:	7	19	24	26	23	29	31	36	38	39
外循环第6次,内循环第3次,排序结果:	7	19	24	26	23	29	31	36	38	39
外循环第6次,内循环第4次,排序结果:	7	19	24	23	26	29	31	36	38	39

外循环第7次,内循环第1次,排序结果:	7	19	24	23	26	29	31	36	38	39
外循环第7次,内循环第2次,排序结果:	7	19	24	23	26	29	31	36	38	39
外循环第7次,内循环第3次,排序结果:	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39

外循环第8次,内循环第1次,排序结果:	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39
外循环第8次,内循环第2次,排序结果:	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39

外循环第9次,内循环第1次,排序结果:	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39


排序后:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39




五、双向冒泡排序

算法原理:

传统冒泡算法原理

冒泡排序算法的运作如下:(从后往前)
  1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。
  2. 对每一对相邻元素作同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点,最后的元素应该会是最大的数。
  3. 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。
  4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。

双向冒泡算法原理

双向冒泡排序算法的运作如下:
  1. 传统冒泡气泡排序的双向进行,先让气泡排序由左向右进行,再来让气泡排序由右往左进行,如此完成一次排序的动作
  2. 使用left与right两个旗标来记录左右两端已排序的元素位置。

算法实例:

一个排序的例子如下所示:
排序前:45 19 77 81 13 28 18 1977 11
往右排序:19 45 77 13 28 18 19 7711 [81]
向左排序:[11] 19 45 77 13 28 1819 77 [81]
往右排序:[11] 19 45 13 28 18 19 [77 77 81]
向左排序:[11 13] 19 45 18 28 19 [77 77 81]
往右排序:[11 13] 19 18 28 19 [45 77 77 81]
向左排序:[11 13 18] 19 19 28 [45 77 77 81]
往右排序:[11 13 18] 19 19 [28 45 77 77 81]
向左排序:[11 13 18 19 19] [28 45 77 77 81]
如上所示,括号中表示左右两边已排序完成的部份,当left >= right时,则排序完成。



六、代码实现

package cn.fuxi.ms.sort;

public class DoubleBubbleSortTest {
	/**
	 * 双向冒泡排序
	 * 在每一趟排序中,正向冒泡排序将剩余所有元素中较大的元素冒至剩余元素最右端,反向冒泡排序将剩余所有元素中较小的元素冒至剩余元素最左端
	 * @param source
	 *            要进行排序的数组
	 */
	public static void doubleBubbleSort(int[] source) {
		int length = source.length;
		for (int i = 0, j; i < length / 2; i++) { // N个数需N/2趟
			for (j = i; j < length - 1 - i; j++) { // 每趟需要比较N-i次比较
				if (source[j] > source[j + 1]) {
					swap(source, j, j + 1);
				}
				System.out.println("第" + (i + 1) + "次正向冒泡,排序结果:");
				printArray(source);
			}
			System.out.println();
			// 添加一层循环,同时从右至左,则每当此for循环结束,较小的数往左边冒出
			for (--j; j > i; j--) {
				if (source[j - 1] > source[j]) {
					swap(source, j - 1, j);
				}
				System.out.println("第" + (i + 1) +"次反向冒泡,排序结果:");
				printArray(source);
			}
			System.out.println("");
		}
	}

	/**
	 * 交换x、y下标指向的值
	 * 
	 * @param source
	 *            要进行交换的数组
	 * @param x
	 *            数组下标x
	 * @param y
	 *            数组下标x
	 */
	private static void swap(int[] source, int x, int y) {
		int temp = source[x];
		source[x] = source[y];
		source[y] = temp;
	}

	/**
	 * 遍历数组然后打印
	 * 
	 * @param source
	 *            要打印的数组
	 */
	private static void printArray(int[] source) {
		for (int i = 0; i < source.length; i++) {
			System.out.print("\t" + source[i]);
		}
		System.out.println();
	}

	public static void main(String[] args) {
		int[] source = { 24, 19, 26, 39, 36, 7, 31, 29, 38, 23 };

		System.out.println("排序前:");
		printArray(source);

		doubleBubbleSort(source);

		System.out.println("\n\n排序后:");
		printArray(source);
	}
}


七、打印结果

排序前:
	24	19	26	39	36	7	31	29	38	23
第1次正向冒泡,排序结果:
	19	24	26	39	36	7	31	29	38	23
第1次正向冒泡,排序结果:
	19	24	26	39	36	7	31	29	38	23
第1次正向冒泡,排序结果:
	19	24	26	39	36	7	31	29	38	23
第1次正向冒泡,排序结果:
	19	24	26	36	39	7	31	29	38	23
第1次正向冒泡,排序结果:
	19	24	26	36	7	39	31	29	38	23
第1次正向冒泡,排序结果:
	19	24	26	36	7	31	39	29	38	23
第1次正向冒泡,排序结果:
	19	24	26	36	7	31	29	39	38	23
第1次正向冒泡,排序结果:
	19	24	26	36	7	31	29	38	39	23
第1次正向冒泡,排序结果:
	19	24	26	36	7	31	29	38	23	39

第1次反向冒泡,排序结果:
	19	24	26	36	7	31	29	23	38	39
第1次反向冒泡,排序结果:
	19	24	26	36	7	31	23	29	38	39
第1次反向冒泡,排序结果:
	19	24	26	36	7	23	31	29	38	39
第1次反向冒泡,排序结果:
	19	24	26	36	7	23	31	29	38	39
第1次反向冒泡,排序结果:
	19	24	26	7	36	23	31	29	38	39
第1次反向冒泡,排序结果:
	19	24	7	26	36	23	31	29	38	39
第1次反向冒泡,排序结果:
	19	7	24	26	36	23	31	29	38	39
第1次反向冒泡,排序结果:
	7	19	24	26	36	23	31	29	38	39

第2次正向冒泡,排序结果:
	7	19	24	26	36	23	31	29	38	39
第2次正向冒泡,排序结果:
	7	19	24	26	36	23	31	29	38	39
第2次正向冒泡,排序结果:
	7	19	24	26	36	23	31	29	38	39
第2次正向冒泡,排序结果:
	7	19	24	26	23	36	31	29	38	39
第2次正向冒泡,排序结果:
	7	19	24	26	23	31	36	29	38	39
第2次正向冒泡,排序结果:
	7	19	24	26	23	31	29	36	38	39
第2次正向冒泡,排序结果:
	7	19	24	26	23	31	29	36	38	39

第2次反向冒泡,排序结果:
	7	19	24	26	23	31	29	36	38	39
第2次反向冒泡,排序结果:
	7	19	24	26	23	29	31	36	38	39
第2次反向冒泡,排序结果:
	7	19	24	26	23	29	31	36	38	39
第2次反向冒泡,排序结果:
	7	19	24	23	26	29	31	36	38	39
第2次反向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39
第2次反向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39

第3次正向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39
第3次正向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39
第3次正向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39
第3次正向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39
第3次正向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39

第3次反向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39
第3次反向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39
第3次反向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39
第3次反向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39

第4次正向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39
第4次正向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39
第4次正向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39

第4次反向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39
第4次反向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39

第5次正向冒泡,排序结果:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39




排序后:
	7	19	23	24	26	29	31	36	38	39

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  作者:欧阳鹏  欢迎转载,与人分享是进步的源泉!

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