漫画:什么是鸡尾酒排序?

简介: 细说鸡尾酒排序究竟为何方神圣~

在上一篇漫画中,小灰介绍了冒泡排序的思路和几种变化:

那么,鸡尾酒排序又是何方神圣呢?我们这一期将会详细讲述。

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__20180730094521

让我们首先来回顾一下冒泡排序的思想:
冒泡排序的每一个元素都可以像小气泡一样,根据自身大小,一点一点向着数组的一侧移动。算法的每一轮从都是从左到右比较元素,进行单向的位置交换。

那么鸡尾酒排序做了怎样的优化呢?

鸡尾酒排序的元素比较和交换过程是双向的。

让我们来举一个栗子:

__20180730094526


有8个数组成一个无序数列:2,3,4,5,6,7,8,1,希望从小到大排序。

如果按照冒泡排序的思想,排序的过程是什么样呢?

第一轮结果(8和1交换)

__20180730094529

第二轮结果(7和1交换)

__20180730094532

第三轮结果(6和1交换)

__20180730094536


第四轮结果(5和1交换)

__20180730094539

第五轮结果(4和1交换)

__20180730094543

第六轮结果(3和1交换)

__20180730094545

第七轮结果(2和1交换)

__20180730094549

__20180730094552
__20180730094555


鸡尾酒排序是什么样子呢?让我们来看一看详细过程:

第一轮(和冒泡排序一样,8和1交换)

__20180730094559


第二轮

__20180730094604

此时开始不一样了,我们反过来从右往左比较和交换:

8已经处于有序区,我们忽略掉8,让1和7比较。元素1小于7,所以1和7交换位置:

__20180730094604
__20180730094607

接下来1和6比较,元素1小于6,所以1和6交换位置:

__20180730094610
__20180730094613

接下来1和5比较,元素1小于5,所以1和5交换位置:

__20180730094617
__20180730094620

接下来1和4交换,1和3交换,1和2交换,最终成为了下面的结果:

__20180730094623

第三轮(虽然已经有序,但是流程并没有结束)

鸡尾酒排序的第三轮,需要重新从左向右比较和交换:

1和2比较,位置不变;2和3比较,位置不变;3和4比较,位置不变......6和7比较,位置不变。

没有元素位置交换,证明已经有序,排序结束。

这就是鸡尾酒排序的思路。排序过程就像钟摆一样,第一轮从左到右,第二轮从右到左,第三轮再从左到右......

__20180730094627
__20180730094630

public class CockTailSort {

private
 
static
 
void
 sort(
int
 array[])
{
    int tmp  = 0;
    
for
(
int
 i=
0
; i<array.length/
2
-1; i++)
    {
        
//有序标记,每一轮的初始是true
        
boolean
 isSorted = 
true
;
        
//奇数轮,从左向右比较和交换
        
for
(
int
 j=i; j<array.length-i-
1
; j++)
        {
            
if
(array[j] > array[j+
1
])
            {
                tmp = array[j];
                array[j] = array[j+
1
];
                array[j+
1
] = tmp;
                
//有元素交换,所以不是有序,标记变为false
                isSorted = 
false
;
            }
        }
        
if
(isSorted){
            
break
;
        }
        
//偶数轮,从右向左比较和交换
        
for
(
int
 j=array.length-i-
1
; j>i; j--)
        {
            
if
(array[j] < array[j-
1
])
            {
                tmp = array[j];
                array[j] = array[j-
1
];
                array[j-
1
] = tmp;
                
//有元素交换,所以不是有序,标记变为false
                isSorted = 
false
;
            }
        }
        
if
(isSorted){
            
break
;
        }
    }
}
public
 
static
 
void
 main(
String
[] args){
    
int
[] array = 
new
 
int
[]{
2
,
3
,
4
,
5
,
6
,
7
,
8
,
1
};
    sort(array);
    
System
.
out
.println(
Arrays
.toString(array));
}

}

这段代码是鸡尾酒排序的原始实现。代码外层的大循环控制着所有排序回合,大循环内包含两个小循环,第一个循环从左向右比较并交换元素,第二个循环从右向左比较并交换元素。

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__20180730094640

让我们来回顾一下冒牌排序针对有序区的优化思路:

原始的冒泡排序,有序区的长度和排序的轮数是相等的。比如第一轮排序过后的有序区长度是1,第二轮排序过后的有序区长度是2 ......

要想优化,我们可以在每一轮排序的最后,记录下最后一次元素交换的位置,那个位置也就是无序数列的边界,再往后就是有序区了。

对于单向的冒泡排序,我们需要设置一个边界值,对于双向的鸡尾酒排序,我们需要设置两个边界值。请看代码:

public class CockTailSort {

private
 
static
 
void
 sort
(
int
 array
[])
{
    
int
 tmp  
=
 
0
;
    
//记录右侧最后一次交换的位置
    
int
 lastRightExchangeIndex 
=
 
0
;
    
//记录左侧最后一次交换的位置
    
int
 lastLeftExchangeIndex 
=
 
0
;
    
//无序数列的右边界,每次比较只需要比到这里为止
    
int
 rightSortBorder 
=
 array
.
length 
-
 
1
;
    
//无序数列的左边界,每次比较只需要比到这里为止
    
int
 leftSortBorder 
=
 
0
;
    
for
(
int
 i
=
0
;
 i
<
array
.
length
/
2-1
;
 i
++)
    
{
        
//有序标记,每一轮的初始是true
        
boolean
 isSorted 
=
 
true
;
        
//奇数轮,从左向右比较和交换
        
for
(
int
 j
=
leftSortBorder
;
 j
<
rightSortBorder
;
 j
++)
        
{
            
if
(
array
[
j
]
 
>
 array
[
j
+
1
])
            
{
                tmp 
=
 array
[
j
];
                array
[
j
]
 
=
 array
[
j
+
1
];
                array
[
j
+
1
]
 
=
 tmp
;
                
//有元素交换,所以不是有序,标记变为false
                isSorted 
=
 
false
;
                lastRightExchangeIndex 
=
 j
;
            
}
        
}
        rightSortBorder 
=
 lastRightExchangeIndex
;
        
if
(
isSorted
){
            
break
;
        
}
        
//偶数轮,从右向左比较和交换
        
for
(
int
 j
=
rightSortBorder
;
 j
>
leftSortBorder
;
 j
--)
        
{
            
if
(
array
[
j
]
 
<
 array
[
j
-
1
])
            
{
                tmp 
=
 array
[
j
];
                array
[
j
]
 
=
 array
[
j
-
1
];
                array
[
j
-
1
]
 
=
 tmp
;
                
//有元素交换,所以不是有序,标记变为false
                isSorted 
=
 
false
;
                lastLeftExchangeIndex 
=
 j
;
            
}
        
}
        leftSortBorder 
=
 lastLeftExchangeIndex
;
        
if
(
isSorted
){
            
break
;
        
}
    
}
}
public
 
static
 
void
 main
(
String
[]
 args
){
    
int
[]
 array 
=
 
new
 
int
[]{
2
,
3
,
4
,
5
,
6
,
7
,
8
,
1
};
    sort
(
array
);
    
System
.
out
.
println
(
Arrays
.
toString
(
array
));
}

代码中使用了左右两个边界值,rightSortBorder 代表右边界,leftSortBorder代表左边界。

在比较和交换元素时,奇数轮从 leftSortBorder 遍历到 rightSortBorder 位置,偶数轮从 rightSortBorder 遍历到 leftSortBorder 位置。

__20180730094640
__20180730094646
__20180730094648
__20180730094652


原文发布时间为:2018-07-30
本文作者:小灰
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