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java 排序算法之冒泡排序

转载 作者:qq735679552 更新时间:2022-09-27 22:32:09 38 4
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基本介绍

冒泡排序(Bubble Sorting)(时间复杂度为 O(n²))的基本思想:通过对待排序序列 从前向后(从下标较小的元素开始),依次比较相邻元素的值,若发现逆序则交换,使值较大的元素逐渐从前移向后部,就像水底下的旗袍一样逐渐向上冒.

优化点:因为排序过程中,个元素不断接近自己的位置,如果一趟比较下来没有进行过交换,就说明序列有序,因此要在排序过程中设置一个标志判断元素是否进行过交换。从而减少不必要的比较。(该优化点可以在完成基本的冒泡排序之后再做) 。

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图解冒泡排序算法的过程

java 排序算法之冒泡排序

动图:

java 排序算法之冒泡排序

冒泡排序小结:

1.共进行 数组大小 - 1 次大的循环 。

2.每一趟排序的次数在逐渐的减少 。

3.优化:如果发现在某趟排序中,没有发生一次交换,则可以提前结束冒泡排序.

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代码实现

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演变过程

为了容易理解,先演示冒泡排序的演变过程 。

    /**     * 为了更好的理解,这里把冒泡排序的演变过程演示出来     */    @Test    public void processDemo() {        int arr[] = {3, 9, -1, 10, -2};        // 第 1 趟排序:将最大的数排在最后        // 总共排序:arr.length - 1        int temp = 0; // 临时变量,交换的时候使用        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {            if (arr[i] > arr[i + 1]) {                temp = arr[i];                arr[i] = arr[i + 1];                arr[i + 1] = temp;            }        }        System.out.println("第 1 趟排序后的数组");        System.out.println(Arrays.toString(arr));        // 第 2 趟排序:将第 2 大的数排在倒数第 2 位        // 总共排序:arr.length - 1 - 1  ;        // 从头开始排序,其他没有变化,只是将排序次数减少了一次        for (int i = 0; i < arr.length - 1 -1; i++) {            if (arr[i] > arr[i + 1]) {                temp = arr[i];                arr[i] = arr[i + 1];                arr[i + 1] = temp;            }        }        System.out.println("第 2 趟排序后的数组");        System.out.println(Arrays.toString(arr));        // 第 3 趟排序:将第 3 大的数排在倒数第 3 位        // 总共排序:arr.length - 1 - 2  ;        // 从头开始排序,其他没有变化,只是将排序次数减少了 2 次        for (int i = 0; i < arr.length - 1 -2; i++) {            if (arr[i] > arr[i + 1]) {                temp = arr[i];                arr[i] = arr[i + 1];                arr[i + 1] = temp;            }        }        System.out.println("第 3 趟排序后的数组");        System.out.println(Arrays.toString(arr));        // 第 4 趟排序:将第 4 大的数排在倒数第 4 位        // 总共排序:arr.length - 1 - 3  ;        // 从头开始排序,其他没有变化,只是将排序次数减少了 3 次        for (int i = 0; i < arr.length - 1 -3; i++) {            if (arr[i] > arr[i + 1]) {                temp = arr[i];                arr[i] = arr[i + 1];                arr[i + 1] = temp;            }        }        System.out.println("第 4 趟排序后的数组");        System.out.println(Arrays.toString(arr));        // 第 5 趟没有必要,因为这里有 5 个数字,确定了 4 个数字,剩下的那一个就已经出来了    }

测试输出 。

第 1 趟排序后的数组 [3, -1, 9, -2, 10] 第 2 趟排序后的数组 [-1, 3, -2, 9, 10] 第 3 趟排序后的数组 [-1, -2, 3, 9, 10] 第 4 趟排序后的数组 [-2, -1, 3, 9, 10] 。

从上述的 4 趟排序过程来看,循环体都是一样的,只是每次循环的次数在减少,那么就可以如下简化 。

@Testpublic void processDemo2() {  int arr[] = {3, 9, -1, 10, -2};  // 总共排序:arr.length - 1  int temp = 0; // 临时变量,交换的时候使用  for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {    for (int i = 0; i < arr.length - 1 - j; i++) {      if (arr[i] > arr[i + 1]) {        temp = arr[i];        arr[i] = arr[i + 1];        arr[i + 1] = temp;      }    }    System.out.println("第 " + (j + 1) + " 趟排序后的数组");    System.out.println(Arrays.toString(arr));  }}

测试输出 。

第 1 趟排序后的数组 [3, -1, 9, -2, 10] 第 2 趟排序后的数组 [-1, 3, -2, 9, 10] 第 3 趟排序后的数组 [-1, -2, 3, 9, 10] 第 4 趟排序后的数组 [-2, -1, 3, 9, 10] 。

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优化

对于优化,减少排序次数 。

    @Test    public void processDemo3() {        int arr[] = {3, 9, -1, 10, 20};        // 总共排序:arr.length - 1        int temp = 0; // 临时变量,交换的时候使用        boolean change = false;// 标识变量,表示是否进行过交换        for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {            for (int i = 0; i < arr.length - 1 - j; i++) {                if (arr[i] > arr[i + 1]) {                    temp = arr[i];                    arr[i] = arr[i + 1];                    arr[i + 1] = temp;                    change = true;                }            }            if(!change){                // 如果有 1 轮下来,都没有进行排序,则可以提前退出                break;            }else{                change = false; // 重置 change!!!, 进行下次判断            }            System.out.println("第 " + (j + 1) + " 趟排序后的数组");            System.out.println(Arrays.toString(arr));        }    }

测试输出:

第 1 趟排序后的数组 [3, -1, 9, 10, 20] 第 2 趟排序后的数组 [-1, 3, 9, 10, 20] 。

这里更改了原始数组,因为优化的点,得看你这个数组原来的排序 和 元素组成,算是一种概率问题,并不是在任何情况下都可以被优化 。

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封装算法

    /**     * 把排序算法封装成一个方法,方便被复用     *     * @param arr     */    public static void bubbleSort(int[] arr) {        // 总共排序:arr.length - 1        int temp = 0; // 临时变量,交换的时候使用        boolean change = false;        for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {            for (int i = 0; i < arr.length - 1 - j; i++) {                if (arr[i] > arr[i + 1]) {                    temp = arr[i];                    arr[i] = arr[i + 1];                    arr[i + 1] = temp;                    change = true;                }            }            if(!change){                // 如果有 1 轮下来,都没有进行排序,则可以提前退出                break;            }else{                change = false; // 重置 change!!!, 进行下次判断            }        }    }

测试调用 。

    /**     * 测试封装后的算法     */    @Test    public void bubbleSortTest() {        int[] arr = {3, 9, -1, 10, 20};        System.out.println("排序前:" + Arrays.toString(arr));        bubbleSort(arr);        System.out.println("排序后:" + Arrays.toString(arr));    }    

测试输出 。

排序前:[3, 9, -1, 10, 20] 排序后:[-1, 3, 9, 10, 20] 。

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大量数据耗时测试

排序随机生成的 8 万个数据 。

    /**     * 大量数据排序时间测试     */    @Test    public void bulkDataSort() {        int max = 80000;        int[] arr = new int[max];        for (int i = 0; i < max; i++) {            arr[i] = (int) (Math.random() * 80000);        }        Instant startTime = Instant.now();        bubbleSort(arr);//        System.out.println(Arrays.toString(arr));        Instant endTime = Instant.now();        System.out.println("共耗时:" + Duration.between(startTime, endTime).toMillis() + " 毫秒");    }

测试输出 。

运行几次,差不多在 13 秒左右 共耗时:14656 毫秒 共耗时:13853 毫秒 。

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原文链接:https://www.cnblogs.com/ljz111/p/15203778.html 。

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