冒泡排序及其优化(C++实现)

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

//冒泡排序的特点:每一轮冒泡过后,在过去一轮遍历中访问过的元素中的最大元素
//一定会到达它最终应当处在的位置。 

//基础版本的冒泡排序:双循环。外层循环控制冒泡次数,内层循环实现每一轮的
//冒泡处理:先进行元素比较,再进行元素交换。 
void bubbleSort_1(vector<int> &nums){
	int length=nums.size();
	for(int i=0;i<length-1;i++){
		for(int j=0;j<length-1-i;j++){
			if(nums[j]>nums[j+1]){
				int temp=nums[j];
				nums[j]=nums[j+1];
				nums[j+1]=temp;
			}
		}
	}
	return;
}

//第一种版本的冒泡排序的问题是:序列可能会提前达到有序,所以该版本会出现不必要的时间开销,
//所以第二种版本的优化思路是:记录每轮冒泡过程中是否出现元素交换,若无,说明序列已有序,结束排序。
void bubbleSort_2(vector<int> &nums){
	int length=nums.size();
	for(int i=0;i<length-1;i++){
		//有序标记,每一轮的初始值都是true 
		bool isSorted=true;
		for(int j=0;j<length-1-i;j++){
			if(nums[j]>nums[j+1]){
				int temp=nums[j];
				nums[j]=nums[j+1];
				nums[j+1]=temp;
				//因为有元素交换,所以不是有序的,标记变为false 
				isSorted=false;
			}
		}
		//若isSorted=true,说明已有序,故跳出循环,排序结束 
		if(isSorted){
			break;
		}
	}
} 

//按照前两种方法的逻辑,每轮冒泡结束后,序列最右侧会形成一个有序区,且有序区的长度等于冒泡截止到当前所进行的轮数
//但是实际上右侧的有序区的长度可能会大于轮数,因此会有不必要的比较发生,造成时间上的浪费。所以,针对此问题提出的优化方案是:
//维护一个变量,记录下无序数列的边界,边界往后就是有序区
void bubbleSort_3(vector<int> &nums){
	int length=nums.size();
	//记录最后一次交换的位置 
	int lastExchangeIndex=0;
	//无序区的边界,每次只需比较到这里为止
	int sortBorder=length-1; 
	for(int i=0;i<length-1;i++){
		//有序标记:每一轮的初始值都是true
		bool isSorted=true;
		for(int j=0;j<sortBorder;j++){
			if(nums[j]>nums[j+1]){
				int temp=nums[j];
				nums[j]=nums[j+1];
				nums[j+1]=temp;
				//因为有元素的交换。所以不是有序的,标记变为false
				isSorted=false;
				//更新最后一次交换元素的位置
				lastExchangeIndex=j; 
			}
		} 
		//更新无序区的边界
		sortBorder=lastExchangeIndex;
		if(isSorted){
			break;
		} 
	}
} 
void printArray(vector<int> nums){
	for(int i=0;i<nums.size();i++){
		cout<<nums[i]<<" ";
	}
	cout<<endl;
}
int main()
{
	vector<int> nums_1,nums_2,nums_3;
	//生成三个降序序列以备测试,设置成降序是为了赋值方便,因为本代码旨在介绍冒泡排序这种算法
	//而不是用实例测试排序算法优化后的性能,所以采取这种简便但是可能不够合理的赋值方法 
	for(int i=0;i<5;i++){
		nums_1.push_back(5-i);
		nums_2.push_back(6-i);
		nums_3.push_back(7-i);
	} 
	bubbleSort_1(nums_1);
	//打印排序后的nums_1 
	printArray(nums_1);
	
	bubbleSort_2(nums_2);
	//打印排序后的nums_2 
	printArray(nums_2);
	
	bubbleSort_3(nums_3);
	//打印排序后的nums_3 
	printArray(nums_3);
	return 0;
}

 

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