经典排序算法--冒泡排序

冒泡排序的基本思想：

在要排序的一组数中，对当前还未排好序的范围内的全部数，自上而下对相邻的两个数依次进行比较和调整，让较大 的数往下沉 ，较小的往上冒。即：每当两相邻的数比较后发现它们的排序与排序要求相反时，就将它们互换。

关于程序中4中冒泡排序写法的说明：

bubble_sort1：基本的冒泡排序的写法。

bubble_sort2：基本冒泡排序的不同写法，基本的冒泡排序是每次遍历，每次缩小范围1，这种办法是每次正向和反向遍历，每次缩小范围2，所以两者的比较次数也是一样的。

bubble_sort3：如果在某一趟的冒泡途中没有出现数据交换，那就只能是数据已经被排好序了，这样就可以提前得知数据排好序从而中断循环，消除掉不必要的比较。

bubble_sort4：如果在某一趟的冒泡途中最后的交换出现在pos的位置，那么表示pos位置以后都已经排好序，这样相比于基本冒泡每一次缩小遍历范围1而言有可能一次缩小的遍历范围>=1，所以这样也可以提高排序的效率。

程序代码如下：

package mecrt.study.collection.sort;

/**
 * 冒泡排序
 */
public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {

        int[] a = {3,5,1,2,4,9,6,8,10,7};
        int[] b = {3,5,1,2,4,9,6,8,10,7};
        int[] c = {3,5,1,2,4,9,6,8,10,7};
        int[] d = {3,5,1,2,4,9,6,8,10,7};
        System.out.println("
初始值:");
        print(a);
        int count1 = dubbleSort1(a);
        System.out.println("排序后:");
        print(a);
        System.out.println("dubbleSort1比较次数"+count1);
        
        
        System.out.println("
初始值:");
        print(b);
        int count2 = dubbleSort2(b);
        System.out.println("排序后:");
        print(b);
        System.out.println("dubbleSort2比较次数"+count2);
        
        System.out.println("
初始值:");
        print(c);
        int count3 = dubbleSort3(c);
        System.out.println("排序后:");
        print(c);
        System.out.println("dubbleSort3比较次数"+count3);
        
        System.out.println("
初始值:");
        print(d);
        int count4 = dubbleSort4(d);
        System.out.println("排序后:");
        print(d);
        System.out.println("dubbleSort4比较次数"+count4);
    }
     
    /**
     * 最基本的冒泡排序
     * @param data
     */
    public static int dubbleSort1(int[] data){
        int count = 0;
        //冒泡一次放好一个数,冒泡data.length-1次,数组排序完成
        for (int i = 0; i < data.length-1; i++) {
            //后面i个数已经冒泡完成,为有序数列,不需要再次进行冒泡
            for (int j = 0; j < data.length-1-i; j++,count++) {
                //相邻元素想比较,进行冒泡
                if(data[j]>data[j+1]){
                    swap(data, j, j+1);
                }
            }
        }
        return count;
    }
    
    /**
     * 双向冒泡排序
     *  @param data
     */
    public static int dubbleSort2(int[] data){
        int low = 0;
        int high = data.length-1;
        int j,count=0;
        while(low<high){
            for (j=low; j < high; j++, count++) {
                if(data[j]>data[j+1]){
                    swap(data, j, j+1);
                }
            }
            high--;
            for (j = high; j > low; j--,count++) {
                if(data[j]<data[j-1]){
                    swap(data, j, j-1);
                }
            }
            low++;
        }
        return count;
    }
    
    /**
     * 冒泡排序,如果在某一趟的冒泡途中没有出现数据交换，
     * 那就只能是数据已经被排好序了，
     * 这样就可以提前得知数据排好序从而中断循环，
     * 消除掉不必要的比较。
     * @param data
     * @return
     */
    public static int dubbleSort3(int[] data){
        int i,j,count = 0;
        boolean exchange = true;
        for (i = 0; i < data.length-1&&exchange; i++) {
            for (j = 0,exchange = false; j < data.length-1-i; j++,count++) {
                if(data[j]>data[j+1]){
                    swap(data, j, j+1);
                    exchange = true;
                }
            }
        }
        return count;
    }
    
    /**
     * 如果在某一趟的冒泡途中最后的交换出现在pos的位置，
     * 那么表示pos位置以后都已经排好序，
     * 这样相比于基本冒泡每一次缩小遍历范围1而言有可能一次缩小的遍历范围>=1，
     * 所以这样也可以提高排序的效率。
     * @param data
     * @return
     */
    public static int dubbleSort4(int[] data){
        int i,j,pos = 0,count = 0;
        for (i = 0; i < data.length-1; i = data.length - 1 - pos) {
            for (j = 0,pos = 0; j < data.length-1-i; j++,count++) {
                if(data[j]>data[j+1]){
                    swap(data, j, j+1);
                    pos = j+1;
                }
            }
        }
        return count;
    }
    public static void swap(int[] data,int i,int j){
        if(i == j ){
            return ;
        }
        data[i] = data[i] + data[j];
        data[j] = data[i] - data[j];
        data[i] = data[i] - data[j];
    }
    
    private static void print(int[] a){
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            System.out.print(a[i]+"  ");
        }
        System.out.println();
    }
}

运行结果:

初始值:
3  5  1  2  4  9  6  8  10  7  
排序后:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  
dubbleSort1比较次数45

初始值:
3  5  1  2  4  9  6  8  10  7  
排序后:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  
dubbleSort2比较次数45

初始值:
3  5  1  2  4  9  6  8  10  7  
排序后:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  
dubbleSort3比较次数30

初始值:
3  5  1  2  4  9  6  8  10  7  
排序后:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  
dubbleSort4比较次数33

冒泡排序法的特点：

时间复杂度：O(n^2)

空间复杂度：O(1)

稳定性：稳定