基本算法-冒泡排序

作者：翟天保Steven
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前言

       本文介绍一种经典排序算法——冒泡排序，是入门级的排序算法之一。以下是本篇文章正文内容，包括算法简介、算法特点、算法实现和C++示例。

一、冒泡排序简介

       冒泡排序法又称为交换排序法，从第一个元素开始，比较相邻元素的大小，若大小有误，则对调后再进行下一个元素的比较，就像是气泡从水底一点点冒出一样。如此扫描一次可确保最后一个元素位于正确的顺序，接下来再进行第二次扫描，将次大的值放在倒数第二个位置，以此类推，直到完成所有元素的排序。

二、算法特点

       1）n个元素冒泡排序法最多执行n-1次扫描。最坏情况和平均情况需执行(n-1)+(n-2)+....+3+2+1=n(n-1)/2次，时间复杂度为O(n2)；最好情况只需扫描一次即可，也就是本身已经排序好了，这样只执行了n-1次，时间复杂度为O(n)。

       2）由于冒泡为相邻两个数据相互比较而后决定是否互换位置，并不会改变原来排序的顺序，因此属于稳定排序法。

       3）只需要一个额外空间，空间复杂度很低。

       4）此排序法适用于数据量小或有部分数据已经排序过的情况。

三、代码实现

// 冒泡排序
vector<int> BubbleSort(vector<int> data)
{
	// 拷贝
	vector<int> result = data;

	// 排序过程：最多扫描n-1次，n为数据个数
	int size = static_cast<int>(data.size());
	for (int t = size - 1; t >= 0; --t)
	{
		// 若已排序好，扫描一遍后，flag应为false，此时可中断以达到提速效果
		bool flag = false;
		for (int i = 0; i < t; ++i)
		{
			if (result[i] > result[i + 1])
			{
				int temp = result[i];
				result[i] = result[i + 1];
				result[i + 1] = temp;
				flag = true;
			}
		}
		if (!flag)
			break;			
	}

	return result;
}

四、C++示例

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std;

// 展示当前顺序
void Show(vector<int> data)
{
	size_t size = data.size();
	for (size_t i = 0; i < size; ++i)
		cout << setw(4) << data[i];
	cout << endl;
}

// 冒泡排序
vector<int> BubbleSort(vector<int> data)
{
	// 拷贝
	vector<int> result = data;

	cout << "冒泡排序：\n原始数据：\n";
	Show(result);

	// 排序过程：最多扫描n-1次，n为数据个数
	int size = static_cast<int>(data.size());
	for (int t = size - 1; t >= 0; --t)
	{
		// 若已排序好，扫描一遍后，flag应为false，此时可中断以达到提速效果
		bool flag = false;
		for (int i = 0; i < t; ++i)
		{
			if (result[i] > result[i + 1])
			{
				int temp = result[i];
				result[i] = result[i + 1];
				result[i + 1] = temp;
				flag = true;
			}
		}
		if (!flag)
			break;
		cout << "第" << size - t << "次排序结果：\n";
		Show(result);
			
	}
	cout << "排序后结果：\n";
	Show(result);
	return result;
}

// 主函数
int main()
{
	vector<int> data = { 9,11,567,0,-2,4,2 };

	// 冒泡排序
	vector<int> result1 = BubbleSort(data);

	system("pause");
	return 0;
}

       效果图：

       综上所述，冒泡排序法是个比较基础的排序法，优点是便于理解和稳定，缺点就是挺慢的，工程上还是用别的算法吧~

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