冒泡排序的优化与误区

冒泡排序（Bubble Sort）是一种简单的排序算法。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。

　　冒泡排序算法的运作如下:

1.  比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
2.  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。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。
3.  针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
4.  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。

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正常的冒泡排序代码：

public class BubbleSort{
     public static void main(String[] args){
         int score[] = {67, 69, 75, 87, 89, 90, 99, 100};
         for (int i = 0; i < score.length -1; i++){    //最多做n-1趟排序
             for(int j = 0 ;j < score.length - i - 1; j++){    //对当前无序区间score[0......length-i-1]进行排序(j的范围很关键，这个范围是在逐步缩小的)
                 if(score[j] < score[j + 1]){    //把小的值交换到后面
                     int temp = score[j];
                     score[j] = score[j + 1];
                     score[j + 1] = temp;
                 }
             }            
             System.out.print("第" + (i + 1) + "次排序结果：");
             for(int a = 0; a < score.length; a++){
                 System.out.print(score[a] + "	");
             }
             System.out.println("");
         }
             System.out.print("最终排序结果：");
             for(int a = 0; a < score.length; a++){
                 System.out.print(score[a] + "	");
        }
     }
 }

//那么问题来了？在排序过程中发现后面的元素已经是排好序了，那么后面的继续便利就是浪费了，因此增加flag标志位，进行提前终止

提高算法的效率

/**
 * 原因，当冒泡排序发现元素已经是排序好了的时候，并不会停止这将会浪费时间复杂度。
 * 分析：当把大的数不断后移的时候，在下一次再次进行排序检验的时候发现当前已经是排好序的了，那么不再继续循环直接跳出
 * 这里节省的时间复杂度值得是：减少了for循环的次数：比如{1， 3， 2 ，9 ，4} 经过
 * 第一次冒泡后变为{1,2,3,4,9}，此时的flag仍为false，然后继续下一波外层循环，flag此时为true了，但是内部for循环还是要走一遍
 * 这个是必须的否则就会和第二种优化一样不够健壮，在内部for循环里面，没有一次可以进入if判断了，说明在已经排好的最大数的前面的数组已经为有序的了
 * 此时才应该是break，这种优化只是部分上优化了冒泡。
 */
public class BubbleSortAnalyse {

    public static int[] sort(int[] data) {
        int temp;
        boolean flag = false;

        for (int i = 0; i < data.length - 1; i++) {
            flag = true;
            for (int j = 0; j < data.length - i - 1; j++) {
                if (data[j] > data[j + 1]) {
                    temp = data[j];
                    data[j] = data[j + 1];
                    data[j + 1] = temp;
                    flag = false;
                }
            }
            // 如果上一轮冒泡排序已经全部有序
            // 即flag!=false，则直接退出，不用进行下一轮冒泡循环,提高效率，否则数组已经有序了，他还会继续冒泡循环
            if (flag) {
                break; // 可以注释这一行，单步测试或者查看i的值即可验证
            }
            // System.out.println(i);
        }
        return data;
    }

    // 冒泡排序优化，通过flag进行判断排序是否提前已经结束。
    // 该优化存在缺陷，当最小的数可能还在后面已经排好序的数组中时就已经停掉了，
    //
    public static void BubbleSort(int[] arr) {
        int n = arr.length;
        int i, j, temp, flag; // temp临时变量，flag是否提前结束的标志位
        flag = 1;// flag等于1表示循环没有结束，0表示循环已经结束
        // 冒泡排序
        for (i = 1; i < n && flag == 1; i++) {
            for (j = 0; j < n - i; j++) {
                // 如果以后的循环不改变flag的值，说明没有发生数组交换
                // 也就是说这个数组已经是排好序的了。
                flag = 0;
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    // 只要是有一次也需要置为1
                    flag = 1;
                    // 交换
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }

            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 2, 3, 9, 1, 10 };
        // BubbleSort(arr);
        int[] arr2 = sort(arr);
        for (int i : arr2) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

具体的在代码中的注释已经详细给出解释。