数据结构排序算法之冒泡排序详解（java实现）

前言：

说起冒泡排序应该没有几个人不知道吧，今天来总结一下冒泡排序的知识。

知识点一：排序思想

冒泡排序：比较两个元素，如果不有序，则交换位置。每循环一次都会有某个元素放到恰到的位置。

另一种说法：
两两比较数据列表中的相邻的两项，满足条件，交换位置。每一轮循环中都会有一个元素放到指定的位置上，直到有序为止；

知识点二：冒泡排序算法分类

1,基础冒泡排序
2，改进冒泡排序
3，进一步改进的冒泡排序

说明：
这里分类没有严格的意义，只是用来说明对冒泡排序改进的的一种说明。
建议大家写冒泡排序使用3，相对来说效率高一下。

知识点三：时间复杂度，辅助空间、稳定性

时间复杂度：O(n^2)
辅助空间：O(1)
稳定性：稳定

知识点四：java实现

1.基础冒泡排序实现

/**
* 基础冒泡排序 （升序）
*/
private void bubbleSort(int[] ints) {
Objects.requireNonNull(ints);
for (int i = 0; i < ints.length; i++) {
//这里j要小于ints.length - 1，如果j < ints.length会报ArrayIndexOutOfBoundsException
for (int j = 0; j < ints.length - 1; j++) {
if (ints[j] > ints[j + 1]) {
int temp = ints[j];
ints[j] = ints[j + 1];
ints[j + 1] = temp;
}
}
}
}

@Test
public void test() {
int[] ints = {12, 5, 78, 99, 31, 8};
bubbleSort(ints);

Arrays.stream(ints).forEach(System.out::println);
}

5
8
12
31
78
99

2.改进的冒泡排序

定义一个标识变量来标志一次循环中有没有交换位置，如果在一次循环中没有交换位置，此时说明数据集合中已经有序，直接跳出循环即可。
这样可以避免内部循环多次判断，提高效率。

/**
* 改进冒泡排序 （升序）
*/
private void bubbleSort1(int[] ints) {
Objects.requireNonNull(ints);
for (int i = 0; i < ints.length; i++) {
//标志是否交换
boolean flag = false;
//这里j要小于ints.length - 1，如果j < ints.length会报ArrayIndexOutOfBoundsException
for (int j = 0; j < ints.length - 1; j++) {
if (ints[j] > ints[j + 1]) {
int temp = ints[j];
ints[j] = ints[j + 1];
ints[j + 1] = temp;
flag = true;
}
}
//没有交换,说明现在已经是有序的，直接跳出循环
if (!flag) {
break;
}
}
}

@Test
public void test() {
int[] ints = {12, 5, 78, 99, 31, 8};
//bubbleSort(ints);
bubbleSort1(ints);
//bubbleSort2(ints);
Arrays.stream(ints).forEach(System.out::println);
}

5
8
12
31
78
99

3.进一步改进的冒泡排序 （建议使用这个）

可以使用一个变量记录每次交换的最后位置，因为交换最后位置后面的元素都已经是有序的了，不需要在进行排序。默认交换的位置为数据集合的最后一个位置。
这样可以提高内部循环的效率，从而提高冒泡排序的整体效率。

/**
*  进一步改进的冒泡排序 （升序）
* */
private void bubbleSort2(int[] ints) {
Objects.requireNonNull(ints);
int lastSwap = ints.length - 1;
for (int i = 0; i < ints.length; i++) {
boolean flag = false;
int m  = lastSwap;
for (int j = 0; j < m; j++) {
if (ints[j] > ints[j + 1]) {
int temp = ints[j];
ints[j] = ints[j + 1];
ints[j + 1] = temp;
flag = true;
lastSwap = j;
}
}
if (!flag) {
break;
}
}
}

@Test
public void test() {
int[] ints = {12, 5, 78, 99, 31, 8};
//bubbleSort(ints);
//bubbleSort1(ints);
bubbleSort2(ints);
Arrays.stream(ints).forEach(System.out::println);
}

5
8
12
31
78
99

总结：

平时我们使用冒泡排序尽量使用我们改进过的，这样可以提高效率。