内部排序之二：冒泡排序和选择排序（改进优化，附完整源码）

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数据结构与算法 2014-03-02 09:36
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冒泡排序选择排序改进优化

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前言

之所以把冒泡排序和选择排序放在一起，是因为二者的实现代码很相似，而且都是最基本的排序方式，非常容易理解和实现。当然，如果仅仅是为了讲述这两种排序方式，那也根本没必要写这篇博文了。和上篇博文一样，我会在冒泡排序和选择排序原始代码的基础上给出一些改进和优化，这才是本文的重点所在。

原始冒泡排序

冒泡排序的思想很简单，如果要求排序后序列中元素按照从小到大的顺序排列，则冒泡排序的步骤如下：

1、依次比较序列中相邻的两个元素，将较大的放在后面，这样一趟比较后，最大的元素就放在了最后的一个位置；

2、再依次比较相邻的两个元素，将第二大的元素最终放到倒数第二个位置；

3、依次循环，直到最小的元素放在了第一个位置，排序完成。

根据以上思想，很容易写出代码：

[cpp]
view plaincopy





/*
冒泡排序后的顺序为从小到大
*/
void Bubble_Sort(int *arr,int len)
{
int i,j,exchange;
for(i=0;i<len-1;i++)
for(j=0;j<len-i-1;j++)
if(arr[j] > arr[j+1])
{
exchange = arr[j];
arr[j] = arr[j+1];
arr[j+1] = exchange;
}
}

改进冒泡排序

我们回过头来再来看上面冒泡排序的思想，无论原始序列的排序是怎样的（哪怕已经是从小到大排好的），它都要进行n-1趟比较，每趟比较又要进行n-i-1次相邻元素间的比较（i为从0开始计的第i趟比较），而实际上，很有可能还没有进行第n-1趟比较，已经完成了排序，这时候后面的几趟比较就显得多余了，基于此，我们可以做如下改进：设置一个标志位，如果某一趟有元素发生交换，则为true，继续下一趟比较，否则，说明排序已经完成，则标志位为false，退出循环。代码实现如下：

[cpp]
view plaincopy





/*
冒泡排序后的顺序为从小到大
*/
void Bubble_Sort(int *arr,int len)
{
int i,j,exchange;
bool flag = true; //增设标志位，判断是否已经完成排序
for(i=0; i<len-1 && flag; i++)
{
flag = false;
for(j=0;j<len-i-1;j++)
if(arr[j] > arr[j+1])
{ //如果本趟比较没有数据发生交换，说明排序已经完成
//则flag一直为false，从而退出循环，不再进行下一趟的比较
exchange = arr[j];
arr[j] = arr[j+1];
arr[j+1] = exchange;
flag = true;
}
}
}

直接选择排序

直接选择排序的思想也很简单，以排序从小到大为例，如下：

1、从第一个元素开始，选出一个最小的元素与第一个元素互换；

2、继续从第二个元素开始，向后选出最小的元素，与第二个元素互换；

3、依次循环执行，直到最大的元素放在了最后一个位置上，排序完成。

我们可以将第一个元素分别与后面的元素进行比较，遇到更小的，就交换，这样一趟比较下来，第一个元素保存就是最小值，而后再从第二个元素开似乎，依次与后面的元素比较，遇到更小的，就交换，这样，第二趟比较下来，第二个元素保存的就是第二小的值。。。依次循环执行，直到完成排序。按照这样的思路，实现代码如下：

[cpp]
view plaincopy





/*
第一种形式的选择排序
选择排序后的顺序为从小到大
*/
void Select_Sort1(int *arr,int len)
{
int i,j;
for(i=0;i<len;i++)
for(j=i+1;j<len;j++)
if(arr[i] > arr[j])
{
int exchange = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = exchange;
}
}

改进选择排序

但是我们上篇文章中提到过，在排序中应该尽量避免较多的和元素互换操作，而这里每比较一次，如果遇到更小的，就要互换一次元素。为了减少元素互换操作，我们可以在每次比较后不直接进行交换，将较小的元素的位置序号记录下来，这样一趟比较之后，就会得到最小元素的位置，如果最小值的位置发生了改变，再将该位置的元素与第一个元素互换，依次类推。。。这样每一趟比较完成后最多只需执行一次元素互换的操作。实现代码如下：

[cpp]
view plaincopy





/*
第二种形式的选择排序，减少了元素互换的操作
选择排序后的顺序为从小到大
*/
void Select_Sort2(int *arr,int len)
{
int i,j,min;
for(i=0;i<len;i++)
{
min = i; //用来记录每一趟比较的最小值的位置
for(j=i+1;j<len;j++)
if(arr[min] > arr[j])
min = j; //仅记录最小值的位置
//如果最小值的位置发生了变化，
//则最后执行一次元素互换的操作
if(min != i)
{
int exchange = arr[i];
arr[i] = arr[min];
arr[min] = exchange;
}
}
}

总结

冒泡排序和选择排序都是最基本的排序算法，平均时间复杂度都为O（n*n），排序元素个数较少时，适合使用，遇到大数据量时，最好选用其他排序算法。

完整源码

完整的C语言实现代码下载地址：http://download.csdn.net/detail/mmc_maodun/6970951