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优化的冒泡排序c语言

作者：原创时间：2022-05-25
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排序算法是《数据结构与算法》中最基本的算法之一。排序算法可以分为内部排序和外部排序，内部排序是数据记录在内存中进行排序，而外部排序是因排序的数据很大，一次不能容纳全部的排序记录，在排序过程中需要访问外存。常见的内部排序算法有：插入排序、希尔排序、选择排序、冒泡排序、归并排序、快速排序、堆排序、基数排序等。以下是冒泡排序算法：

冒泡排序（Bubble Sort）也是一种简单直观的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢"浮"到数列的顶端。

作为最简单的排序算法之一，冒泡排序给我的感觉就像 Abandon 在单词书里出现的感觉一样，每次都在第一页第一位，所以最熟悉。冒泡排序还有一种优化算法，就是立一个 flag，当在一趟序列遍历中元素没有发生交换，则证明该序列已经有序。但这种改进对于提升性能来

说并没有什么太大作用。

1. 算法步骤

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。

对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。

针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。

持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

2. 动图演示

3. 什么时候最快

当输入的数据已经是正序时（都已经是正序了，我还要你冒泡排序有何用啊）。

4. 什么时候最慢

当输入的数据是反序时（写一个 for 循环反序输出数据不就行了，干嘛要用你冒泡排序呢，我是闲的吗）。

5. JavaScript 代码实现

实例

function bubbleSort(arr) {
    var len = arr.length;
    for (var i = 0; i < len - 1; i++) {
        for (var j = 0; j < len - 1 - i; j++) {
            if (arr[j] > arr[j+1]) {        // 相邻元素两两对比
                var temp = arr[j+1];        // 元素交换
                arr[j+1] = arr[j];
                arr[j] = temp;
            }
        }
    }
    return arr;
}

6. Python 代码实现

实例

def bubbleSort(arr):
    for i in range(1, len(arr)):
        for j in range(0, len(arr)-i):
            if arr[j] > arr[j+1]:
                arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]
    return arr

7. Go 代码实现

实例

func bubbleSort(arr []int) []int {
        length := len(arr)
        for i := 0; i < length; i++ {
                for j := 0; j < length-1-i; j++ {
                        if arr[j] > arr[j+1] {
                                arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
                        }
                }
        }
        return arr
}

8. Java 代码实现

实例

public class BubbleSort implements IArraySort {

    @Override
    public int[] sort(int[] sourceArray) throws Exception {
        // 对 arr 进行拷贝，不改变参数内容
        int[] arr = Arrays.copyOf(sourceArray, sourceArray.length);

        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            // 设定一个标记，若为true，则表示此次循环没有进行交换，也就是待排序列已经有序，排序已经完成。
            boolean flag = true;

            for (int j = 0; j < arr.length - i; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    int tmp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = tmp;

                    flag = false;
                }
            }

            if (flag) {
                break;
            }
        }
        return arr;
    }
}

9. PHP 代码实现

实例

function bubbleSort($arr)
{
    $len = count($arr);
    for ($i = 0; $i < $len - 1; $i++) {
        for ($j = 0; $j < $len - 1 - $i; $j++) {
            if ($arr[$j] > $arr[$j+1]) {
                $tmp = $arr[$j];
                $arr[$j] = $arr[$j+1];
                $arr[$j+1] = $tmp;
            }
        }
    }
    return $arr;
}

10. C 语言

实例

#include
void bubble_sort(int arr[], int len) {
        int i, j, temp;
        for (i = 0; i < len - 1; i++)
                for (j = 0; j < len - 1 - i; j++)
                        if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                                temp = arr[j];
                                arr[j] = arr[j + 1];
                                arr[j + 1] = temp;
                        }
}
int main() {
        int arr[] = { 22, 34, 3, 32, 82, 55, 89, 50, 37, 5, 64, 35, 9, 70 };
        int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
        bubble_sort(arr, len);
        int i;
        for (i = 0; i < len; i++)
                printf("%d ", arr[i]);
        return 0;
}

11. C++ 语言

实例

#include
using namespace std;
template<typename T> //整数或浮点数皆可使用,若要使用类(class)或结构体(struct)时必须重载大于(>)运算符
void bubble_sort(T arr[], int len) {
        int i, j;
        for (i = 0; i < len - 1; i++)
                for (j = 0; j < len - 1 - i; j++)
                        if (arr[j] > arr[j + 1])
                                swap(arr[j], arr[j + 1]);
}
int main() {
        int arr[] = { 61, 17, 29, 22, 34, 60, 72, 21, 50, 1, 62 };
        int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
        bubble_sort(arr, len);
        for (int i = 0; i < len; i++)
                cout << arr[i] << ' ';
        cout << endl;
        float arrf[] = { 17.5, 19.1, 0.6, 1.9, 10.5, 12.4, 3.8, 19.7, 1.5, 25.4, 28.6, 4.4, 23.8, 5.4 };
        len = (float) sizeof(arrf) / sizeof(*arrf);
        bubble_sort(arrf, len);
        for (int i = 0; i < len; i++)
                cout << arrf[i] << ' '<<endl;
        return 0;
}

12. C#

实例

static void BubbleSort(int[] intArray) {
    int temp = 0;
    bool swapped;
    for (int i = 0; i < intArray.Length; i++)
    {
        swapped = false;
        for (int j = 0; j < intArray.Length - 1 - i; j++)
            if (intArray[j] > intArray[j + 1])
            {
                temp = intArray[j];
                intArray[j] = intArray[j + 1];
                intArray[j + 1] = temp;
                if (!swapped)
                    swapped = true;
            }
        if (!swapped)
            return;
    }
}

13. Ruby

实例

class Array
  def bubble_sort!
    for i in 0...(size - 1)
      for j in 0...(size - i - 1)
        self[j], self[j + 1] = self[j + 1], self[j] if self[j] > self[j + 1]
      end
    end
    self
  end
end

puts [22, 34, 3, 32, 82, 55, 89, 50, 37, 5, 64, 35, 9, 70].bubble_sort!

14. Swift

实例

import Foundation

func bubbleSort (arr: inout [Int]) {
    for i in 0..- 1 {
        for j in 0..- 1 - i {
            if arr[j] > arr[j+1] {
                arr.swapAt(j, j+1)
            }
        }
    }
}

// 测试调用

func testSort () {
    // 生成随机数数组进行排序操作
    var list:[Int] = []
    for _ in 0...99 {
        list.append(Int(arc4random_uniform(100)))
    }
    print("(list)")
    bubbleSort(arr:&list)
    print("(list)")
}

原文地址：https://github.com/hustcc/JS-Sorting-Algorithm/blob/master/1.bubbleSort.md

参考地址：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%86%92%E6%B3%A1%E6%8E%92%E5%BA%8F

以下是热心网友对冒泡排序算法的补充，仅供参考：

热心网友提供的补充1：

改进版冒泡排序

  • 冒泡排序第1次遍历后会将最大值放到最右边，这个最大值也是全局最大值。
  • 标准冒泡排序的每一次遍历都会比较全部的元素，虽然最右侧的值已经是最大值了。
  • 改进之后，每次遍历后的最大值，次大值，等等会固定在右侧，避免了重复比较。

Python 实现：

def bubbleSort(arr):
    for i in range(len(arr) - 1, 0, -1):  # 反向遍历
        for j in range(0, i):  # 由于最右侧的值已经有序，不再比较，每次都减少遍历次数
            if arr[j] > arr[j + 1]:
                arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]
    return arr

Go 实现：

func bubbleSort(arr []int) []int {
    for i := len(arr) - 1; i > 0;i-- { // 反向遍历
        for j := 0; j < i; j++ {
            if arr[j] > arr[j + 1]{
                arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]
            }
        }
    }
    return arr
}

热心网友提供的补充2：

啦~~~只是多了一个哪里已经有序的下表而已呀~~~性能提升了不少呢~~~

def bubble_sort(list):
    k = len(list) - 1
    pos = 0
    for i in range(len(list) - 1):
        flag = False
        for j in range(k):
            if list[j] > list[j + 1]:
                tmp = list[j]
                list[j] = list[j + 1]
                list[j + 1] = tmp
                flag = True
                pos = j
        k = pos
        if flag == False:
            break
    return list
import threading
from random import *
from time import *

class Thread(threading.Thread):   
    def __init__(self,f):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.input = None
        self.returnval = None
        self.f = f
    def run(self):                   
        if self.input != None:
            self.returnval = self.f(self.input)
        else:
            self.returnval = self.f()

再来开个多线程~~~顺便加个条件才开多线程~~~性能提升的不是一点点呢~~~

以上为冒泡排序算法详细介绍，插入排序、希尔排序、选择排序、冒泡排序、归并排序、快速排序、堆排序、基数排序等排序算法各有优缺点，用一张图概括：

关于时间复杂度

平方阶 (O(n2)) 排序 各类简单排序：直接插入、直接选择和冒泡排序。

线性对数阶 (O(nlog2n)) 排序 快速排序、堆排序和归并排序；

O(n1+§)) 排序，§ 是介于 0 和 1 之间的常数。 希尔排序

线性阶 (O(n)) 排序 基数排序，此外还有桶、箱排序。

关于稳定性

稳定的排序算法：冒泡排序、插入排序、归并排序和基数排序。

不是稳定的排序算法：选择排序、快速排序、希尔排序、堆排序。

名词解释：

n：数据规模

k："桶"的个数

In-place：占用常数内存，不占用额外内存

Out-place：占用额外内存

稳定性：排序后 2 个相等键值的顺序和排序之前它们的顺序相同

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