java实现Bubble冒泡排序详解（java面试必背）

Bubble冒泡排序

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冒泡排序（Bubble Sort），是一种计算机科学领域的较简单的排序算法

需求：

排序前：{4,5,6,3,2,1}

排序后：{1,2,3,4,5,6}

一、排序原理：

1. 比较相邻的元素。如果前一个元素比后一个元素大，就交换这两个元素的位置。

2. 对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对元素到结尾的最后一对元素。最终最后位置的元素就是最大值。
   

图片来源于网络，侵权立删！

二、冒泡排序API设计：

三、冒泡排序的代码实现：

package com.tjcu;/*** @author 王恒杰* @version 1.0* @date 2021/9/22 8:34* @email 1078993387@qq.com* @Address 天津* @Description:*/
public class Bubble {/*** 对数组内的元素进行排序* @param a*/public static void sort(Comparable[] a){
//        第一个for循环控制轮数，比较次数
//          第一轮比较的数是a.length-1for (int i = a.length-1; i >0; i--) {
//            是数组相邻的两个数进行比较for (int j = 0; j <i ; j++) {int result= a[j].compareTo(a[j + 1]);if(result>0){each(a,j,j+1);}}}}/*** 判断两个数据大小* @param a* @param b* @return*/private static boolean greate(Comparable a,Comparable b){return  a.compareTo(b)>0;}/*** 交换* @param a* @param i* @param j*/private static void each(Comparable[] a,int i,int j){Comparable temp = a[i];a[i]=a[j];a[j]=temp;}}

测试类：

package com.tjcu;import java.util.Arrays;/*** @author 王恒杰* @version 1.0* @date 2021/9/22 8:55* @email 1078993387@qq.com* @Address 天津* @Description:*/
public class TestBubble {public static void main(String[] args) {Integer[] arr={9,8,7,65,4,3,2,12};Bubble.sort(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));}
}

四、冒泡排序的时间复杂度分析

冒泡排序使用了双层for循环，其中内层循环的循环体是真正完成排序的代码，所以，我们分析冒泡排序的时间复杂度，主要分析一下内层循环体的执行次数即可。

在最坏情况下，也就是假如要排序的元素为{6,5,4,3,2,1}逆序，那么：元素比较的次数为：(N-1)+(N-2)+(N-3)+...+2+1=((N-1)+1)*(N-1)/2=N^2/2-N/2;
元素交换的次数为：(N-1)+(N-2)+(N-3)+...+2+1=((N-1)+1)*(N-1)/2=N^2/2-N/2;总执行次数为：(N^2/2-N/2)+(N^2/2-N/2)=N^2-N;按照大O推导法则，保留函数中的最高阶项那么最终冒泡排序的时间复杂度为O(N^2).

五、冒泡排序综合题：

• 排序规则：数组两个相邻的元素依次比较，每次将最大的数值放到最后的位置

该图片详细记录冒泡排序执行流程，图是王宇希老师所画

• 代码实现

package com.tjcu;import java.util.Arrays;/*** @author 王恒杰* @version 1.0* @date 2021/9/22 9:47* @email 1078993387@qq.com* @Address 天津* @Description:*/
public class BubbleDemo1 {public static void main(String[] args) {int[] a={1,2,3,4,56,7,8};
//        比较轮数应该是n-1for (int i = 1; i <a.length ; i++) {
//            元素比较for(int j=0;j<a.length-1;j++){if (a[j] > a[j+1]) {int temp=a[j];a[j]=a[j+1];a[j+1]=temp;}}}System.out.println(Arrays.toString(a));}
}

• 优化一（减少头部有序区验证）
  优化思想：如果本轮有交换则继续排序，如果本轮没交换则认为数组已称为有序数组，跳出大循环。

package com.tjcu;import java.util.Arrays;/*** @author 王恒杰* @version 1.0* @date 2021/9/22 9:47* @email 1078993387@qq.com* @Address 天津* @Description:*/
public class BubbleDemo1 {public static void main(String[] args) {int[] a={1,2,8,4,56,7,9};
//        比较轮数应该是n-1for (int i = 1; i <a.length ; i++) {
//            元素比较Boolean isSort=true;for(int j=0;j<a.length-1;j++){if (a[j] > a[j+1]) {int temp=a[j];a[j]=a[j+1];a[j+1]=temp;isSort=false;}if(isSort){break;};}}System.out.println(Arrays.toString(a));}
}

• 优化二（减少尾部有序区验证）
  优化思想：每次排序记录最后一次交换元素的位置，确认无序区边界，下次排序以边界为结束条件，减少多余的验证。

int[] a = {3,4,2,1,5,6,7,8};
int lastIndex = 0;
int sortedIndex = a.length -1;for (int i = 1; i < a.length; i++) {//有序标记，每一轮的初始是trueboolean isSorted = true;for(int j=0; j<sortedIndex; j++){if(a[j]>a[j+1]){//交换元素位置int temp = a[j];a[j] = a[j+1];a[j+1] = temp;lastIndex= j+1;//记录最后一次修改元素的位置，确认有序区边界//有元素交换，所以不是有序，标记变为falseisSorted = false;}sortedIndex = lastIndex;//有序区边界作为下次比较的结束位置}//如果没有交换isSorted为true，选择跳出循环，结束排序if(isSorted) break;
}

六、从大到小排序

package com.tjcu;import java.util.Arrays;/*** @author 王恒杰* @version 1.0* @date 2021/9/22 20:48* @email 1078993387@qq.com* @Address 天津* @Description:*/
public class BubbleTest1 {public static void main(String[] args) {int[] a={1,36,4,10,39,67};
//        控制轮数for (int i = 1; i < a.length; i++) {
//            控制比较次数boolean  isSorted=true;for (int j = 0; j < a.length-1; j++) {if(a[j]<a[j+1]){int temp=a[j];a[j]=a[j+1];a[j+1]=temp;isSorted=false;}}if(isSorted){break;}}System.out.println(Arrays.toString(a));}
}