C++ 双向冒泡排序算法(Shaker Sort)

一、概念(来源于百度百科)

       传统冒泡算法原理

       冒泡排序算法的运作如下:(从后往前)

              1.比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。

               2.对每一对相邻元素作同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点,最后的元素应该会是最大的数。

               3.针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。

               4.持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。

       双向冒泡算法原理

       双向冒泡排序算法的运作如下:

            1.传统冒泡气泡排序的双向进行,先让气泡排序由左向右进行,再来让气泡排序由右往左进行,如此完成一次排序的动作

            2.使用left与right两个旗标来记录左右两端已排序的元素位置。

一个排序的例子如下所示:

排序前:45 19 77 81 13 28 18 19 77 11

往右排序:19 45 77 13 28 18 19 77 11 [81]

向左排序:[11] 19 45 77 13 28 18 19 77 [81]

往右排序:[11] 19 45 13 28 18 19 [77 77 81]

向左排序:[11 13] 19 45 18 28 19 [77 77 81]

往右排序:[11 13] 19 18 28 19 [45 77 77 81]

向左排序:[11 13 18] 19 19 28 [45 77 77 81]

往右排序:[11 13 18] 19 19 [28 45 77 77 81]

向左排序:[11 13 18 19 19] [28 45 77 77 81]

如上所示,括号中表示左右两边已排序完成的部份,当left >= right时,则排序完成。

 

二、实现程序:

#include <iostream>
#include <ctime>

const int MAX = 30;

// 交换两个数
void Swap(int &x, int &y) {
    int temp;
    
    temp = x;
    x = y;
    y = temp;
}

// 双向冒泡排序
void twoBubbleSort(int arr[], int len) {
    int left, right, shift, i; // shift为记录左右两端已排序的元素位置
    
    left = 0;
    right = len - 1;
    shift = 1;
    while(left < right) { // 往右排序
        for(i = left; i < right; i++) {
            if(arr[i] > arr[i+1]) { // 第一个数比第二个数大,交换
                Swap(arr[i], arr[i+1]);
                shift = i;
            }
        }
        right = shift;
        for(i = right-1; i >= left; i--) { // 向左排序
            if(arr[i] > arr[i+1]) { // 第一个数比第二个数大,交换
                Swap(arr[i], arr[i+1]);
                shift = i + 1;
            }
        }
        left = shift;
    }
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
    int arr[MAX], i;
    
    srand((int)time(NULL)); // 设置时间为随机点
    std::cout << "排序前:";
    for(i = 0; i < MAX; i++) {
        arr[i] = rand() % 100;
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    
    // 调用双向冒泡排序函数
    twoBubbleSort(arr, MAX);
    
    std::cout << "\n排序后:";
    for(i = 0; i < MAX; i++)
        std::cout << arr[i] << " ";
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

运行结果:

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