【排序算法】冒泡排序（Bubble Sort）

一、簡介

冒泡排序（Bubble Sort）也是一種簡單直觀的排序算法。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。

二、解題思路

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。這步做完后，最后的元素會是最大的數。
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。

三、代碼實現

private static void bubbleSort(int[] arr) {
    for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
        for (int j = 0; j < arr.length - i; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                int tmp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = tmp;
            }
        }
        System.out.println("第" + i + "步：" + Arrays.toString(arr));
    }
}

四、算法升級

很明顯，冒泡算法需要進行內外各循環一次，時間復雜度為O（n^2)，對於部分有序的數組而言，我們是可以進行進一步優化的，從而減少遍歷次數。當內循環遍歷之后，沒有進行過任何一次數據交換，那么就認為當前排序已經結束了。代碼如下：

private static void bubbleSortPlus(int[] arr) {

    for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
        /**
         * 設定一個標記，若為true，則表示此次循環沒有進行交換，也就是待排序已經有序，排序已經完成
         */
        boolean flag = true;
        for (int j = 0; j < arr.length - i; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                int tmp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = tmp;
                flag = false;
            }
        }
        System.out.println("第" + i + "步：" + Arrays.toString(arr));
        if (flag) {
            break;
        }
    }
}

五、源代碼

BubbleSort