数据结构之内部排序--冒泡排序

概要

-IDE：Pycharm
-Python版本：python3.x
-算法分类：内部排序->交换类排序->冒泡排序

算法思想

反复扫描待排序记录序列，在扫描过程中顺次比较相邻元素，若逆序则交换位置。
以升序为例：在第一趟冒泡排序中，从第一个记录开始，扫描整个待排序列，若相邻逆序，交换位置。扫描过程中，不停的将较大的关键字向后移，最大的数字必然在第一趟之后排到最后。
对前$n-1$个序列进行同样的操作，其结果是使次大的数字排到第$n-1$的位置上。直到$n=1$排序完毕。

算法分析

冒泡排序算法的最坏情况是待排序列记录按关键字逆序排序列，此时第$i$趟冒泡排序需进行$n-i$次比较，$3(n-i)$次移动。经过$n-1$趟排序之后，总的比较次数为$sum_{i=1}^{n-1}n-i=n(n-1)/2$,总的移动次数为$3n(n-1)/2次。

稳定性与时间复杂度

排序算法	稳定性	时间复杂度	最好情况	最坏情况	空间复杂度
冒泡排序	稳定	$O(n^2)$	$O(n)$	$O(n^2)$	$O(1)$

Python代码清单

# !/usr/bin/python3
# _*_ coding:utf-8 _*_
# 冒泡排序

import time, sys, random


def BS(number,maxNumber):
    # 生成随机数
    timeStart = time.time()  # 记录开始时间
    listA = []  # 空的列表，用于存放生成的随机数。
    for i in range(0, number):  #开始生成随机数
        listA.append(random.randint(0, maxNumber))
    timeEnd = time.time()  # 结束时间
    timeIs = timeEnd - timeStart  # 生成随机数花费的时间。
    print('生成%d个数花费的时间是%f' % (number, timeIs))
    print(listA)
    ####################################################
    #冒泡排序算法
    timeStart = time.time()
    for itme in range(number):  # 外层的循环，从零开始循环
        for itme2 in range(0, number-1-itme):  # 内层循环，从0开始循环。切记循环到数组元素个数减一。否则会out of index
            if listA[itme2] > listA[itme2+1]:  # 判断大小
                mid = listA[itme2+1]  # 中间变量
                listA[itme2+1] = listA[itme2]  # 赋值给后一个变量
                listA[itme2] = mid  # 复制给前一个变量

    timeEnd = time.time()
    timeIs = timeEnd - timeStart
    print(listA)  # 输出排好的list
    print('排序%d个数花费的时间是%f' % (number, timeIs))


if __name__ == '__main__':

    helpInfo = '''
              This program is for Bubble Sort.
              How to use it! Follow the example!

              python Bubble_Sort.py 10 100

              The 10 representative will generate ten numbers.
              100 representative the max-number you make.

          '''

    command = sys.argv[0:]  # 从键盘接受传来的参数
    if len(command) != 3 or 'help' in command:  # 验证参数是否时三个和是否有‘help’存在
        print(helpInfo)  # 打印帮助
    else:
        try:
            number = int(command[1])  # 尝试将输入转化为int型，这个是产生随机数的总个数
            maxNumber = int(command[1])  # 这个事产生随机数的最大数。
        except ValueError:  # 检测到值错误
            print(helpInfo)  # 打印帮助文本
            sys.exit(1)  # 退出程序
        BS(number, maxNumber)  # 若以上都无误，调用冒泡排序算法。

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