01
故事起源
幼兒園放學(xué)，小朋友們集合，需要先從低到高排隊(duì)，應(yīng)該怎么排呢？
02
開始行動(dòng)
小K身高180，是班里最高的，自然得往后排啦。小K先和身后的小B比較，然后和小B交換。
小K接著和身后的小D比較，然后和小D交換。
經(jīng)過和4個(gè)小朋友交換位置，小K終于找到自己的位置啦。
上面的過程其實(shí)就是冒泡排序的核心思想了。
03
冒泡排序
為描述方便，用下面的數(shù)組模擬小朋友的交換過程。
核心思想(升序)：
從首位置開始，依次比較前后兩個(gè)數(shù)，如果前面的數(shù)比后面的數(shù)大，就交換兩個(gè)數(shù)。這樣第1輪結(jié)束后，最大的數(shù)就會移動(dòng)到最后的位置。對剩余元素重復(fù)執(zhí)行N-1次，整個(gè)數(shù)組有序。因?yàn)橄窨諝馍细〉剿妫畲蟮脑貢〉阶詈螅悦芭菀虼说妹?/p>
3.1
第1輪
執(zhí)行完成后，最大的元素歸位。
3.2
第2輪
第2輪接著對前面剩余的N-1個(gè)元素重復(fù)上面步驟，第2大的元素歸位。
3.3
第3輪
第3輪對前面剩余的N-2個(gè)元素重復(fù)上面步驟，第3大的元素歸位。
總共執(zhí)行N-1次操作，所有元素歸位。
3.4
代碼實(shí)現(xiàn)
for (int i = 0; i < n - 1; ++i) {
for (int j = 0; j < n - i - 1; ++j) {
if (a[j] > a[j + 1]) {
swap(a[j], a[j + 1]);
}
}
}
04
問題及優(yōu)化
4.1
迭代輪次優(yōu)化
如果原數(shù)組為如下情況，那么在執(zhí)行完第1輪后，整個(gè)數(shù)組已經(jīng)有序，后面的輪次沒必要執(zhí)行，可以針對這種情況做一次優(yōu)化改進(jìn)。
改進(jìn)點(diǎn)1：
如果某一輪沒有發(fā)生過交換，說明數(shù)組已經(jīng)有序，那么以后也不會發(fā)生交換，此時(shí)可以終止迭代。
代碼實(shí)現(xiàn)
for (int i = 0; i < n - 1; ++i) {
// flag標(biāo)記是否有交換
bool flag = true;
for (int j = 0; j < n - i - 1; ++j) {
if (a[j] > a[j + 1]) {
swap(a[j], a[j + 1]);
flag = false;
}
}
if (flag) {
break;
}
}
4.2
掃描范圍優(yōu)化
如果為以下情況，我們會發(fā)現(xiàn)最后的6和8所處的位置和最終排序完成的位置一樣，說明過程中他們的位置不會發(fā)生變化。
上一輪最后交換的位置，在下一輪時(shí)，此位置后面的數(shù)也不會再發(fā)生交換。
改進(jìn)點(diǎn)2：
記錄每一次最后發(fā)生交換的位置，下一輪只需要掃描到此位置的前一個(gè)即可。
代碼實(shí)現(xiàn)
// 記錄最后交換的位置
int position = 0;
int len = n - 1;
for (int i = 0; i < n - 1; ++i) {
// flag標(biāo)記是否有交換
bool flag = true;
for (int j = 0; j < len; ++j) {
if (a[j] > a[j + 1]) {
swap(a[j], a[j + 1]);
flag = false;
position = j;
}
}
len = position;
if (flag) {
break;
}
}
05
總結(jié)
冒泡排序是比較簡單的一種排序算法，核心思想就是比較相鄰的兩個(gè)數(shù)，但效率比較低所以可做一些優(yōu)化。時(shí)間復(fù)雜度為O(N^2)，數(shù)據(jù)規(guī)模較小時(shí)可采用，但數(shù)據(jù)過大時(shí)就不建議采用冒泡了。
來源：小K算法
作者 ：小K
原標(biāo)題：圖解算法：冒泡排序
編輯：hxg、yrLewis
