Java排序之冒泡排序的实现与优化

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冒泡排序：（Bubble Sort）是一种简单的交换排序。之所以叫做冒泡排序，因为我们可以把每个元素当成一个小气泡，根据气泡大小，一步一步移动到队伍的一端，最后形成一定对的顺序。

冒泡排序的原理

我们以一个队伍站队为例，教官第一次给队员排队是无序的，这时候就需要排队，按矮到高的顺序排列，首先拎出第一第二个比较，如果第一个队员比第二个要高，则两个交换位置， 高的放到排到第二个位置，矮的就排到第一个，再把第二个，第三个比较，把高的排到后面一个位置，然后以此类推，直至第一轮所有队员都比较过一次（记住每次比较都是相邻的两个），这样就可以把最高的排到最后的位置。

总结就是： 每一轮都需要从第一位开始进行相邻的两个数的比较，将较大的数放后面，比较完毕之后向后挪一位继续比较下面两个相邻的两个数大小关系，重复此步骤，直到最后一个还没归位的数。

冒泡排序流程图

我们进行分解看看每一步是怎么执行的

首先我们给个无序数组 [3,14,32,16,53,8] 进行升序排序

第一轮：初始值 [3,14,32,16,53,8]

如图所示，走完第一轮之后，我们得到的结果就是[3,14,16,32,8,53]，此时已经将最大的数53排到了指定位置，所以冒泡排序每一轮只能确定将一个数归位。即第一趟只能确定将末位上的数归位， 第二趟只能将倒数第 2 位上的数归位，依次类推下去

第二轮：初始值 [3,14,16,32,8,53]

第二轮排序结果[3,14,16,8,32,53]

第三轮：初始值 [3,14,16,8,32,53]

第三轮排序结果[3,14,8,16,32,53]

第四轮：初始值 [3,14,8,16,32,53]

第四轮排序结果[3,8,14,16,32,53]

第五轮：初始值 [3,8,14,16,32,53]

第五轮排序结果[3,8,14,16,32,53] 到这，我们最终排序完成。

Java代码实现

 public static void bubbleSort(int[] array){
         for(int i=0;i<array.length-1;i++){//控制比较轮次，一共 n-1 趟
             int num = 0; //用来记录比每轮比较的次数
             for(int j=0;j<array.length-1;j++){//控制两个挨着的元素进行比较
                 if(array[j] > array[j+1]){
                   //换位
                     int temp = array[j];
                     array[j] = array[j+1];
                     array[j+1] = temp;
                 }
                 //比较一次，加1
                 num =num+1;
 
             }
             //结果输出
             System.out.print("第"+(i+1)+"轮：[");
             for (int a=0;a<array.length; a++){
                 if(a!=array.length-1)
                 {
                     System.out.print(array[a]+",");
                 }else{
                     System.out.print(array[a]+"]");
                 }
             }
             System.out.println(",比较了："+num+" 次");
         }
     }

输出结果

   第1轮结果：[3,14,16,32,8,53],每轮比较了：5 次
   第2轮结果：[3,14,16,8,32,53],每轮比较了：5 次
   第3轮结果：[3,14,8,16,32,53],每轮比较了：5 次
   第4轮结果：[3,8,14,16,32,53],每轮比较了：5 次
   第5轮结果：[3,8,14,16,32,53],每轮比较了：5 次

我在每轮比较的时候定义了一个num来记录比较次数，大家可以看到长度为6的数组比较，比较了5轮，每轮都比较了5次， 但是通过上面拆分的每一轮比较细节可以看出，其实约到后面的比较，有一部分已经是排好了，如果某个数比他的下一个位置还小， 就没有必要和后面已经排好的数据再做比较，这样只会增加程序运行压力。

比如，第四轮，8和14比较，换位之后，16,32,53都已经排好了，14再和16比较，不用换位，那16之后的数据已经在第三轮排好，就没必要再比较16和32,32和53了。

那我们来对程序做一个优化，其实在第一轮把最大的数字排到最后之后，第二轮就不用再和最后一个数字比较，因为最大的数字已经排好，再比较也只能排在最后一位之前了。

优化

 我们就在程序内层循环做一个限制，每轮比较之后，下一轮就比较到array.length-1-i的位置。就是第一轮6位数都比较完成，最大排在最后，第二轮就比较前五个数，把前五个数中最大的排在第五位。这样以此类推，就可以减少程序中无用的比较。

优化代码如下:

   public static void bubbleSort(int[] array){
         for(int i=0;i<array.length-1;i++){//控制比较轮次，一共 n-1 趟
             int num = 0; //用来记录比每轮比较的次数
             //每一轮比较一次就排除最后一位，每轮的最后一位一定是这轮最大的，所以-i，
             for(int j=0;j<array.length-1-i;j++){//控制两个挨着的元素进行比较
                  //换位
                     int temp = array[j];
                     array[j] = array[j+1];
                     array[j+1] = temp;
                 }
                 //比较一次，加1
                 num =num+1;
 
             }
             //结果输出
             System.out.print("第"+(i+1)+"轮结果：[");
             for (int a=0;a<array.length; a++){
                 if(a!=array.length-1)
                 {
                     System.out.print(array[a]+",");
                 }else{
                     System.out.print(array[a]+"]");
                 }
             }
             System.out.println(",每轮比较了："+num+" 次");
         }
     }

我们再来看看结果：

第1轮结果：[3,14,16,32,8,53],每轮比较了：5 次
第2轮结果：[3,14,16,8,32,53],每轮比较了：4 次
第3轮结果：[3,14,8,16,32,53],每轮比较了：3 次
第4轮结果：[3,8,14,16,32,53],每轮比较了：2 次
第5轮结果：[3,8,14,16,32,53],每轮比较了：1 次

由此，我们可以看到，由之前30次比较减少到15次，所以程序压力会少很多，程序复杂度也降低了。由上面结果可知：6位长度的数组需要排五轮，每轮次数减1，那如果由n个长度的数组，需要比较多少次呢？

• 第一轮：6-1
• 第二轮：6-2
• 第三轮：6-3
• 倒数第二轮：2
• 倒数第一轮：1

得出结果：(n-1)+(n-2)+...+2+1 = n(n-1)/2 =1/2n^2 -1/2n

是一个等差数列，按照时间复杂度规则，直接取最高阶项并去除常熟系数等到时间复杂度就是 O(n^2)了

到这，我们的冒泡排序就了解完了。

到此这篇关于Java排序之冒泡排序的实现与优化的文章就介绍到这了,更多相关Java冒泡排序内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！