关于冒泡排序的最简单方法和进一步的优化

以前接触过一些排序方法，对冒泡排序也有一定的了解。但是只是为了记住而了解。此次重新学习了冒泡排序，发现自己当初学习的只是最简单的冒泡排序算法。急需进一步的优化。在此，我将自己最新学到的优化方法说出来和大家一起分享，也为了自己将来的巩固学习。

先来看最简单的冒泡：

class Bubble_2
{
public void bubble_2(int a[])
{
int temp;
for(int i=0;i<a.length;i++)
{
for(int j=i+1;j<a.length;j++)
{
if(a[i]>a[j])
{
temp=a[j];
a[j]=a[i];
a[i]=temp;
}
}
}

}

}

此处代码应该很好理解，如图1:所示。这也是初学者先学习的一种排序方法。但是此算法的效率非常低下，因为先排好序的关键字对后边没什么帮助。还有可能将关键字较小者放在靠后的位置。急需改进。



优化代码如下：

//优化，从尾部开始，将最小值向前移动
class Bubble_3
{
public void bubble_3(int a[])
{
int temp;
//外层循环的i表示数组前面已经有序的个数。
for(int i=0;i<a.length;i++)
{
for(int j=a.length-1;j>i;j--)
{
if(a[j]<a[j-1])
{
temp=a[j];
a[j]=a[j-1];
a[j-1]=temp;
}
}
}

}

}

如图2所示：此算法的好处在于，排序时候从后边开始，将较小者往前边移动。这样较小者会不断往前移动。解决了第一个算法，可能将较小者移到后边的情况，提高了算法效率。在上十万条数据的排序过程中，这种差异将会体现出来。



如此看来，冒泡排序算法似乎已经够完美了？然而还可以进一步的优化。为什么呢？

因为如果待排序列为{2,1,3,4,5,6,7,8,9} 也就是说，除了第一个和第二个关键字需要交换外，别的已经有序。按照第二种算法，算法将会对每个循环中的j都会执行一遍，即使只有比较数据，并没有交换数据。这个动作是大大多余的，所以可以改进。如图3所示：



算法改进可以使用最常用的办法，那就是设置一个标记变量flag，当循环中没有交换数据时，算法将停止循环。执行结束。代码如下：

public static void bubble_4(int a[])
{
int temp;
boolean flag=true;
//外层循环的i表示数组前面已经有序的个数。
for(int i=0;i<a.length&&flag;i++)
{
//将flag置为false
flag=false;
for(int j=a.length-1;j>i;j--)
{

if(a[j]<a[j-1])
{
temp=a[j];
a[j]=a[j-1];
a[j-1]=temp;
//若本次有交换发生，则将flag重置为true
flag=true;

}
}
}
for(int x:a)
{
System.out.println(x);
}

}

经过这样的改进，算法执行效率有了一定的提高，可以避免在已经有序的情况下的无意义的循环判断。

分析两种冒泡排序，代码如下：



排序1为从前面将数据挨个移到最后面。内层循环中，j<a.length-1-i是因为： -i是指数组中后边的i为已经有序，减去i可以减少比较次数。当然不减去i也可以搞定。

//冒泡排序1
public static void bubble(int[] a)
{
boolean flag=true;
//外层循环的i表示数组后面已经有序的个数。
for(int i=0;i<a.length&&flag;i++)
{
flag=false;
for(int j=0;j<a.length-1-i;j++)      {

if(a[j]>a[j+1])
{
int temp=a[j];
a[j]=a[j+1];
a[j+1]=temp;
flag=true;
}
}
}
for(int x:a)
{
System.out.println(x);
}
}

排序2将数据从后边挨个移到最前面。内层循环中，j>i是因为：此处j>i而不是j>0可以减少比较次数，因为前面的i位已经有序。当然j>0也可以排序。

//冒泡排序2
public static void bubble_4(int a[])
{
int temp;
boolean flag=true;
//外层循环的i表示数组前面已经有序的个数。
for(int i=0;i<a.length&&flag;i++)
{
//将flag置为false
flag=false;
for(int j=a.length-1;j>i;j--)                  {

if(a[j]<a[j-1])
{
temp=a[j];
a[j]=a[j-1];
a[j-1]=temp;
//若本次有交换发生，则将flag重置为true
flag=true;

}
}
}
for(int x:a)
{
System.out.println(x);
}

}