冒泡排序及優化(Java實現)

向大端冒泡

public class BubbleSort {
    public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(T[] arr) {
        for (int i = 0, len = arr.length; i < len - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < len - i - 1; j++) {
                if (arr[j].compareTo(arr[j + 1]) > 0) {
                    swap(arr, j, j + 1);
                }
            }
        }
    }

    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        if (i != j) {
            Object temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }

    private static void printArr(Object[] arr) {
        for (Object o : arr) {
            System.out.print(o);
            System.out.print("\t");
        }
        System.out.println();
    }

    public static void main(String args[]) {
        Integer[] arr = {3, 5, 1, 7, 2, 9, 8, 0, 4, 6};
        printArr(arr);//3	5	1	7	2	9	8	0	4	6
        sort(arr);
        printArr(arr);//0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
    }
}

 

向小端冒泡

public class BubbleSort {
    public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(T[] arr) {
        for (int i = 0, len = arr.length; i < len - 1; i++) {
            for (int j = len - 1; j > i; j--) {
                if (arr[j-1].compareTo(arr[j])>0) {
                    swap(arr,j - 1, j);
                }
            }
        }
    }

    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        if (i != j) {
            Object temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }

    private static void printArr(Object[] arr) {
        for (Object o : arr) {
            System.out.print(o);
            System.out.print("\t");
        }
        System.out.println();
    }

    public static void main(String args[]) {
        Integer[] arr = {3, 5, 1, 7, 2, 9, 8, 0, 4, 6};
        printArr(arr);//3	5	1	7	2	9	8	0	4	6
        sort(arr);
        printArr(arr);//0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
    }
}

   

雞尾酒排序（來回排序）

例子來自百度：以序列(2,3,4,5,1)為例，雞尾酒排序只需要訪問兩次（升序降序各一次 ）次序列就可以完成排序，但如果使用冒泡排序則需要四次。

普通冒泡和雞尾酒都是交換了4次，但是雞尾酒是遍歷了2遍數組，也就是讀取了10個數；而冒泡排序遍歷了4遍數組，也就是讀取了20個數。

public class BubbleSort {
    public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(T[] arr) {
        int low = 0;//low前面的已經排好序
        int high = arr.length - 1;//high后面的已經排好序
        while (low < high) {//倆指針相遇說明排序完畢

            //正向冒泡
            for (int i = low; i < high; i++) {
                if (arr[i].compareTo(arr[i + 1]) > 0) {
                    swap(arr, i, i + 1);
                }
            }
            high--;

            //反向冒泡
            for (int j = high; j > low; j--) {
                if (arr[j - 1].compareTo(arr[j]) > 0) {
                    swap(arr, j - 1, j);
                }
            }
            low++;
        }
    }

    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        if (i != j) {
            Object temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }

    private static void printArr(Object[] arr) {
        for (Object o : arr) {
            System.out.print(o);
            System.out.print("\t");
        }
        System.out.println();
    }

    public static void main(String args[]) {
        Integer[] arr = {3, 5, 1, 7, 2, 9, 8, 0, 4, 6};
        printArr(arr);//3	5	1	7	2	9	8	0	4	6
        sort(arr);
        printArr(arr);//0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
    }
}

　　

冒泡優化1：用標記位提前判斷有序性

在數組基本有序時，如果經過少數趟冒泡后，發現已經順序了，則不必循環完n-1次才結束，這時已經可以立即停止排序了。

public class BubbleSort {
    public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(T[] arr) {
        for (int i = 0, len = arr.length; i < arr.length; i++) {
            boolean hasChanged = false;
            for (int j = 0; j < len - i - 1; j++) {
                if (arr[j].compareTo(arr[j + 1]) > 0) {
                    swap(arr, j, j + 1);
                    hasChanged = true;
                }
            }
            if(!hasChanged) break;
        }
    }

    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        if (i != j) {
            Object temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }

    private static void printArr(Object[] arr) {
        for (Object o : arr) {
            System.out.print(o);
            System.out.print("\t");
        }
        System.out.println();
    }

    public static void main(String args[]) {
        Integer[] arr = {3, 5, 1, 7, 2, 9, 8, 0, 4, 6};
        printArr(arr);//3	5	1	7	2	9	8	0	4	6
        sort(arr);
        printArr(arr);//0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
    }
}

　　

冒泡優化2：記錄下最后一次交換的位置j，表示j后面已經排好序

隨時地變更i，即還需要遍歷的次數在不斷變更。普通冒泡排序每一趟排序只能減少1個數字的遍歷規模(也就是i++)，但是記錄最后交換位置后，每次可以減少多個數字(也就是i = len - lastPosition - 1)。

public class BubbleSort {
    public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(T[] arr) {
        for (int i = 0, len = arr.length, lastPosition = 0; i < len - 1; i = len - lastPosition - 1) {
            lastPosition = 0;
            for (int j = 0; j < len - i - 1; j++) {
                if (arr[j].compareTo(arr[j + 1]) > 0) {
                    swap(arr, j, j + 1);
                    lastPosition = j;
                }
            }
        }
    }

    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        if (i != j) {
            Object temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }

    private static void printArr(Object[] arr) {
        for (Object o : arr) {
            System.out.print(o);
            System.out.print("\t");
        }
        System.out.println();
    }

    public static void main(String args[]) {
        Integer[] arr = {3, 5, 1, 7, 2, 9, 8, 0, 4, 6};
        printArr(arr);//3	5	1	7	2	9	8	0	4	6
        sort(arr);
        printArr(arr);//0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
    }
}