冒泡排序的優化與誤區

冒泡排序（Bubble Sort）是一種簡單的排序算法。它重復地走訪過要排序的數列，一次比較兩個元素，如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。走訪數列的工作是重復地進行直到沒有再需要交換，也就是說該數列已經排序完成。這個算法的名字由來是因為越小的元素會經由交換慢慢“浮”到數列的頂端。

　　冒泡排序算法的運作如下:

1.  比較相鄰的元素。如果第一個比第二個大，就交換他們兩個。
2.  對每一對相鄰元素作同樣的工作，從開始第一對到結尾的最后一對。在這一點，最后的元素應該會是最大的數。
3.  針對所有的元素重復以上的步驟，除了最后一個。
4.  持續每次對越來越少的元素重復上面的步驟，直到沒有任何一對數字需要比較。

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正常的冒泡排序代碼：

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++){    //對當前無序區間score[0......length-i-1]進行排序(j的范圍很關鍵，這個范圍是在逐步縮小的)
                 if(score[j] < score[j + 1]){    //把小的值交換到后面
                     int temp = score[j];
                     score[j] = score[j + 1];
                     score[j + 1] = temp;
                 }
             }            
             System.out.print("第" + (i + 1) + "次排序結果：");
             for(int a = 0; a < score.length; a++){
                 System.out.print(score[a] + "\t");
             }
             System.out.println("");
         }
             System.out.print("最終排序結果：");
             for(int a = 0; a < score.length; a++){
                 System.out.print(score[a] + "\t");
        }
     }
 }

//那么問題來了？在排序過程中發現后面的元素已經是排好序了，那么后面的繼續便利就是浪費了，因此增加flag標志位，進行提前終止

提高算法的效率

 

/**
 * 原因，當冒泡排序發現元素已經是排序好了的時候，並不會停止這將會浪費時間復雜度。
 * 分析：當把大的數不斷后移的時候，在下一次再次進行排序檢驗的時候發現當前已經是排好序的了，那么不再繼續循環直接跳出
 * 這里節省的時間復雜度值得是：減少了for循環的次數：比如{1， 3， 2 ，9 ，4} 經過
 * 第一次冒泡后變為{1,2,3,4,9}，此時的flag仍為false，然后繼續下一波外層循環，flag此時為true了，但是內部for循環還是要走一遍
 * 這個是必須的否則就會和第二種優化一樣不夠健壯，在內部for循環里面，沒有一次可以進入if判斷了，說明在已經排好的最大數的前面的數組已經為有序的了
 * 此時才應該是break，這種優化只是部分上優化了冒泡。
 */
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;
                }
            }
            // 如果上一輪冒泡排序已經全部有序
            // 即flag!=false，則直接退出，不用進行下一輪冒泡循環,提高效率，否則數組已經有序了，他還會繼續冒泡循環
            if (flag) {
                break; // 可以注釋這一行，單步測試或者查看i的值即可驗證
            }
            // System.out.println(i);
        }
        return data;
    }

    // 冒泡排序優化，通過flag進行判斷排序是否提前已經結束。
    // 該優化存在缺陷，當最小的數可能還在后面已經排好序的數組中時就已經停掉了，
    //
    public static void BubbleSort(int[] arr) {
        int n = arr.length;
        int i, j, temp, flag; // temp臨時變量，flag是否提前結束的標志位
        flag = 1;// flag等於1表示循環沒有結束，0表示循環已經結束
        // 冒泡排序
        for (i = 1; i < n && flag == 1; i++) {
            for (j = 0; j < n - i; j++) {
                // 如果以后的循環不改變flag的值，說明沒有發生數組交換
                // 也就是說這個數組已經是排好序的了。
                flag = 0;
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    // 只要是有一次也需要置為1
                    flag = 1;
                    // 交換
                    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);
        }
    }
}

 

 

 

 

具體的在代碼中的注釋已經詳細給出解釋。