10-交换排序：冒泡排序

一：冒泡排序的思想

（1）冒泡排序是交换排序的一种，另一种交换排序是快速排序；

（2）冒泡排序算法的基本思想是：假设待排序表长为n,从后往前(从右往左)（或从前往后（从左往右））两两比较相邻元素的值，若为逆序（即arr[j-1]>arr[j]）,则交换它们，直到序列比较完，这称之为一趟冒泡排序，结果是将最小的元素交换到待排序序列的第一个位置（最小的元素如气泡一般逐渐往上“漂浮”直至“水面”，这就是冒泡排序名字的由来）。下一趟冒泡时，前一趟确定的最小元素不再参与比较，待排序序列减少一个元素，每趟冒泡的结果把序列中的最小元素放到了序列的最终位置上，...，这样最多经过n-1趟冒泡就能把所有的元素排好序；

（3）冒泡排序的伪代码如下所示（王道数据结构版本）：

void bubbleSort(ElemType A[],int n){
    // 用冒泡排序法将序列A中的元素按从小到大排列
    for(int=0;i<n-1;i++){
        flag = false;                         // 表示本趟冒泡是否发生交换的标志
        for(j=n-1;j>i;j--){                   // 一趟冒泡的过程
            if(A[j-1].key > A[j].key){        // 若为逆序
                swap(A[j-1],A[j]);            // 交换
                flag = true;
            }
        }
        if(falg = false){
            break;                            // 本趟遍历后没有发生交换，说明表已经有序，直接跳出循环
        }
    }
}

（4）冒泡排序性能总结：

　　（4.1）空间效率：空间复杂度为O(1);

　　  (4.2)   时间效率：最好时间复杂度O(n),  最坏时间复杂度O(n²),  平均时间复杂度O(n²)；

　　  (4.3)   稳定性：是稳定的排序方法。

（5）常见代码实现

（5.1）从小到大排序，从左往右比较(从前往后比较),不考虑性能优化问题

package cn.sun.it.thread;

import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class BubbleSort_V1 {

    public static void main(String[] args) {
        // 10 1 35 61 89 36 55
        // 9,8,7,6,5,4,3,2,1
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入若干个整数，以逗号分隔：");
        String strNumbers = sc.nextLine();
        String[] tempNums = strNumbers.split(",");
        int[] arr = new int[tempNums.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = Integer.valueOf(tempNums[i]);
        }
        System.out.println("->排序前：" + Arrays.toString(arr));
        bubbleSort_v1(arr);
        System.out.println("->排序后：" + Arrays.toString(arr));

    }
    
    // 从小到大排序，从左往右比较(从前往后比较),不考虑性能优化问题
        public static void bubbleSort_v1(int[] arr){
            for(int i=0;i<arr.length-1;i++){
                for(int j=0;j<arr.length-1-i;j++){
                    if(arr[j]>arr[j+1]){
                        int temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j+1];
                        arr[j+1] = temp;
                    }
                    System.out.println("第"+(i+1)+"趟，第"+(j+1)+"次排序结果为："+Arrays.toString(arr));
                }
                System.out.println("*第"+(i+1)+"趟排序结果为："+Arrays.toString(arr));
            }
        }

}

输出结果:

---

 （5.2）从小到大排序，从右往左比较(从后往前比较),不考虑性能优化问题

package cn.sun.it.thread;

import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class BubbleSort_V2 {

    public static void main(String[] args) {
        // 10 1 35 61 89 36 55
        // 7,6,5,4,3,2,1
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入若干个整数，以逗号分隔：");
        String strNumbers = sc.nextLine();
        String[] tempNums = strNumbers.split(",");
        int[] arr = new int[tempNums.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = Integer.valueOf(tempNums[i]);
        }
        System.out.println("->排序前：" + Arrays.toString(arr));
        bubbleSort_v2(arr);
        System.out.println("->排序后：" + Arrays.toString(arr));

    }

    // 从小到大排序，从右往左比较(从后往前比较),不考虑性能优化问题
    public static void bubbleSort_v2(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            int count = 0;
            for (int j = arr.length - 1; j > i; j--) {
                if (arr[j] < arr[j - 1]) {
                    int temp = arr[j - 1];
                    arr[j - 1] = arr[j];
                    arr[j] = temp;

                }
                System.out.println("第" + (i + 1) + "趟，第" + (++count) + "次排序结果为：" + Arrays.toString(arr));
            }
            System.out.println("*第" + (i + 1) + "趟排序结果为：" + Arrays.toString(arr));
        }
    }

}

输出结果：

---

（5.3）从小到大排序，从左往右比较(从前往后比较),考虑性能优化问题

package cn.sun.it.thread;

import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class BubbleSort_V3 {

    public static void main(String[] args) {
        // 10,1,35,61,89,36,55
        // 7,6,5,4,3,2,1
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入若干个整数，以逗号分隔：");
        String strNumbers = sc.nextLine();
        String[] tempNums = strNumbers.split(",");
        int[] arr = new int[tempNums.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = Integer.valueOf(tempNums[i]);
        }
        System.out.println("->排序前：" + Arrays.toString(arr));
        bubbleSort_v3(arr);
        System.out.println("->排序后：" + Arrays.toString(arr));

    }

    // 从小到大排序，从左往右比较(从前往后比较),考虑性能优化问题
    public static void bubbleSort_v3(int[] arr) {
        int temp = 0;
        boolean flag = false;
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                    flag = true;
                }
                System.out.println("第" + (i + 1) + "趟，第" + (j + 1) + "次排序结果为：" + Arrays.toString(arr));
            }
            System.out.println("第" + (i + 1) + "趟排序结果为：" + Arrays.toString(arr));
            if (!flag) {
                break;
            } else {
                flag = false;
            }
        }
    }
}

 输出结果：

---

（5.4）从小到大排序，从右往左比较(从后往前比较),考虑性能优化问题

package cn.sun.it.thread;

import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class BubbleSort_V4 {

    public static void main(String[] args) {
        // 10,1,35,61,89,36,55
        // 7,6,5,4,3,2,1
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入若干个整数，以逗号分隔：");
        String strNumbers = sc.nextLine();
        String[] tempNums = strNumbers.split(",");
        int[] arr = new int[tempNums.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = Integer.valueOf(tempNums[i]);
        }
        System.out.println("->排序前：" + Arrays.toString(arr));
        bubbleSort_v4(arr);
        System.out.println("->排序后：" + Arrays.toString(arr));

    }

    // 从小到大排序，从右往左比较(从后往前比较),考虑性能优化问题
    public static void bubbleSort_v4(int[] arr) {
        int temp = 0;
        boolean flag = false;
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            int count = 0;
            for (int j = arr.length - 1; j > i; j--) {
                if (arr[j] < arr[j - 1]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j - 1];
                    arr[j - 1] = temp;
                    flag = true;
                }
                System.out.println("第" + (i + 1) + "趟，第" + (++count) + "次排序结果为：" + Arrays.toString(arr));
            }
            System.out.println("第" + (i + 1) + "趟排序结果为：" + Arrays.toString(arr));
            if (!flag) {
                break;
            } else {
                flag = false;
            }
        }
    }
}

输出结果：