冒泡排序是所有排序算法中最簡單、最易實現的算法,有時也稱為起泡排序算法。
使用冒泡排序算法對 n 個數據進行排序,實現思路是:從待排序序列中找出一個最大值或最小值,這樣的操作執行 n-1 次,最終就可以得到一個有序序列。
舉個例子,對 {14, 33, 27, 35, 10} 序列進行升序排序(由小到大排序),冒泡排序算法的實現過程是:
● 從 {14, 33, 27, 35, 10} 中找到最大值 35;
● 從 {14,33,27,10} 中找到最大值 33;
● 從 {14, 27, 10} 中找到最大值 27;
● 從 {14, 10} 中找到最大值 14;
由此,我們就得到了一個有序序列 {10, 14, 27, 33, 35}。
那么,如何從待排序序列中找到最大(或最小)的值呢?以找最大值為例,遍歷待排序序列,過程中不斷地比較相鄰兩個元素的值,如果后者比前者的值小就交換它們的位置。遍歷完成后,最后一個元素就是當前待排序序列中最大的。
例如,從 {14, 33, 27, 35, 10} 中找到最大值 35 的過程如下:
1) 比較 14 和 33 的大小,顯然后者更大,不需要交換它們的位置,序列不發生改變。
2) 比較 33 和 27 的大小,前者大于后者,交換它們的位置,新的序列如下圖所示。
3) 比較 33 和 35 的大小,后者更大,不需要交換它們的位置,序列不發生改變。
4) 比較 35 和 10 的大小,前者大于后者,交換它們的位置,新的序列如下圖所示。
可以看到,序列中值最大的元素 35 被移動到了序列的末尾。整個查找最大值的過程中,最大的元素就像水里的氣泡一樣,一點一點地“冒”了出來,這也是將該算法命名為冒泡排序算法的原因。
采用同樣的方法,我們可以很輕松地從 {14, 27, 33, 10} 中找到最大值 33。找到 33 后的新序列為:
從 {14, 27, 10} 中找到最大值 27 后,新的序列如下圖所示:
從 {14, 10} 中找到最大值 14 后,新的序列如下圖所示:
所有比 10 大的數都被一一找到,所以 10 必然是最小的數,這也是為什么“對 n 個數據進行排序,找最大值的過程只重復 n-1 次”的原因。
冒泡排序算法的具體實現
如下是冒泡排序算法實現升序排序的偽代碼:
Bubble_sort(list): // list 表示待排序序列
for i <- 0 to length(list)-1: // 對于元素個數為 n 的 list 序列,需遍歷 n-1 次,這里用 [0,length(list)-1) 表示。
for j <- 1 to length(list) - i: // 從第 1 個元素開始遍歷,遍歷區間為 [1,length(list)-i)。
if list[j] > list[j+1]: // 若進行降序排序,則改成 < 小于號
swap(list[j] , list[j+1]) // 交換 2 個相鄰元素的位置
return list // 返回排好序的序列
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根據偽代碼,冒泡排序算法的時間復雜度為O(n2)。
如下是用冒泡排序算法對 {14, 33, 27, 35, 10} 完成升序排序的 C 語言程序:
#include<stdio.h>
#define N 5 //設定待排序序列中的元素個數
//實現冒泡升序排序算法的函數,list[N] 為待排序數組
void Bubble_sort(int list[N]) {
int i, j;
int temp = 0;
// N 個元素,遍歷 N-1 次
for (i = 0; i < N - 1; i++) {
// 從第 1 個元素開始遍歷,遍歷至 N-1-i
for (j = 0; j < N - 1 - i; j++) {
//比較 list[j] 和 list[j+1] 的大小
if (list[j] > list[j + 1]) {
//交換 2 個元素的位置
temp = list[j];
list[j] = list[j + 1];
list[j + 1] = temp;
}
}
}
}
int main() {
int i = 0;
int list[N] = { 14,33,27,35,10 };
Bubble_sort(list);
//輸出已排好序的序列
for (i = 0; i < N; i++) {
printf("%d ", list[i]);
}
return 0;
}
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程序的輸出結果為:
10 14 27 33 35
冒泡排序算法我們就講解到這里,想學習更多編程知識的小伙伴可以關注我~
后續會更新其他教程以及項目開發教程~