冒泡排序的原理
冒泡排序的原理是從第一個數字開始，依次讓相鄰的兩個數字進行比較，按照從大到小或從小到大的順序進行交換(如果是升序排列就把小的放前面，如果降序排列就把大的放前面)。
第一趟比較后，就把最大的的數字放在最后一個位置(假設按照升序排列)，然后進行第二趟比較，依次進行相鄰數字比較，第二趟比較后次大的數字放在了倒數第二個位置。
進行n-1（n代表待排序的數字個數）趟比較后（最后只剩一個無需比較），數字即為有序排列。
圖解展示冒泡過程
假設要排列的數字為 3 1 4 2 ，當進行第一趟排序時，如下圖所示（其中i表示數組的下標）
第一趟排序執行完后，數組中最大的數字4已找到，並放在數組的最后一后位置，所以后續比較無需再跟最后一個比較。下面看第二趟排序過程，如下圖
第二趟排序執行完，數組的次大數字3已找到，並放在數組的倒數第二的位置。此時由於我們選取的排列數據巧合，第三大的數字2也放在了倒數第三的位置，但按照我們比較邏輯，此時並不知道第三大數字已經找到，所以還會進行第三趟比較。如下圖所示
按照我們的邏輯，當第三趟比較執行完后，第三大的數字2已找到並放在倒數第三位的位置。剩下最后一個數字1無需再比較它本身的位置就是它應該所在的位置。
我們可以發現，當有4個數字時，只需進行3趟排序即可將無序數字變為有序，而每趟比較都會比上一次少比較一次(因上一趟比較已經確定了一個較大數字位置)
另外，在我們例子中，第三趟比較前數字已經處於正確的序列，所以無需再進行后續比較（當然我們剛好只比較三趟，如果有5個或更多數字，則可以省去后續比較）
下面看一下具體代碼實現
1 public static void bubbleSort(int array[]){ 2 int temp = 0; 3 for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) { 4 //有n個數據，只需要n-1趟排序即可 5 boolean flag = true; 6 for(int j=0;j<array.length -1 -i ;j++){ 7 if(array[j] > array[j+1]){ 8 flag = false; 9 temp = array[j]; 10 array[j] = array[j+1]; 11 array[j+1] = temp; 12 } 13 } 14 if(flag){ 15 break; 16 } 17 } 18 }
代碼分析
1）第一層for循環用於確定進行幾趟比較，前面我們分析過，只需進行n-1趟比較即可
2）第二層for循環用於從第1個數字開始，依次跟相鄰數字進行比較。每進行一趟比較后，就可少比較一位數字
3）在進行第二層循環比較時，設定一個標志位flag，用於標示是否進行了數字交換，如果一次都沒有交換，說明此時數字已經有序，無需進行后續趟的比較
時間復雜度
冒泡排序嵌套兩層循環進行排序，所以其時間復雜度為T(n)=O(n^2)。
測試執行時間代碼
下面我們生成10萬個隨機數的數組，使用冒泡排序方法進行排序，看其執行時間。在我的后續文章中，會繼續分享其他幾種排序算法，並會在其他幾種排序算法中也使用10萬個隨機數計算排序時間。
1 public static void main(String []args){ 2 int array[] = new int[100000]; 3 bubbleSort(array); 4 for(int i=0; i<100000; i++){ 5 array[i] = (int)(Math.random()*1000000); 6 } 7 long begin = System.currentTimeMillis(); 8 bubbleSort(array); 9 System.out.println("總耗時="+(System.currentTimeMillis()-begin)); 10 }
執行結果（單位為毫秒）
可以看出在我們機器上使用冒泡排序算法對10萬條數據進行排序，大概需要17秒時間。下一篇我將分享選擇排序算法，選擇排序算法的執行時間是否會減小呢？一起期待吧！
總結
冒泡排序需要記住三點，一是比較的趟數n-1（最后一個數字無需比較），二是每進行一趟比較后就會確定一個較大的數字位置，后續趟的比較次數會少一次。還有一點是優化點，當在比較過程中數字的正確順序已經產生后，無需再進行后續趟的比較。