1.冒泡排序思想
冒泡排序就是比较两个相邻之间的数字,以升序排列为例。
以数组int[] a = {11,3,12,45,23} 为列。如果a[0]>a[1],交换二者的值,接着再用a[1]与a[2]比,如果需要交换就交换,不需要交换,再进行下一轮比较(a[2]与a[3]),直到最后a[a.length-2]与a[a.length-1]比较结束,此时第一轮比较已经结束,最大的值已经删选出来,并且已经放到了最后。
接着进行第二轮比较,第二轮比较的时候,数组从a[0]到a[a.length-2],到最后只剩下两个数字的时候,比较结束
2.代码实现与分析
//冒泡排序 两两之间比较(先把大的找出来)
private int[] bubbleSort(int[] a) {
for (int i = a.length - 1; i > 0; --i) {
//每一轮结束后,第二轮筛选的数就减少一个
for (int j = 0; j < i; j++) {
if (a[j] > a[j + 1]) {
//交换 把大的放后面 冒泡过程
int temp = a[j];
a[j] = a[j + 1];
a[j + 1] = temp;
}
}
}
return a;
}
冒泡排序的优化:
在排序过程中,如果一趟比较下来没有交换,说明是有序,因此在排序过程中要设置一个标志flag判断元素是否进行比较交换,减少不必要的比较。
Java实现冒泡排序(一)
原理:每次比较两个相邻的元素,将较大的元素交换至右端。
思路:每次冒泡排序操作都会将相邻的两个元素进行比较,看是否满足大小关系要求,如果不满足,就交换这两个相邻元素的次序,一次冒泡至少让一个元素移动到它应该排列的位置,重复N次,就完成了冒泡排序。
通过一个图来简单理解一下一次冒泡的过程:
经过一次冒泡,6这个当前数组中最大的元素飘到了最上面,如果进行N次这样操作,那么数组中所有元素也就到飘到了它本身该在的位置,就像水泡从水中飘上来,所以叫冒泡排序。
以上,第五第六次可以看到,其实第五次冒泡的时候,数组已经是有序的了,
因此,还可以优化,即如果当次冒泡操作没有数据交换时,那么就已经达到了有序状态
/**
* @description: 冒泡排序
* 冒泡排序只会操作相邻的两个数据。每次冒泡操作都会对相邻的两个元素进行比较,看是否满足大小关系要求。
* 如果不满足就让它俩互换。一次冒泡会让至少一个元素移动到它应该在的位置,重复n 次,就完成了 n 个数据的排序工作
* **/
public class BubbleSort {
public void bubbleSort(Integer[] arr, int n) {
for (int i = 0; i < n; ++i) {
// 提前退出冒泡循环的标志位,即一次比较中没有交换任何元素,这个数组就已经是有序的了
boolean flag = false;
for (int j = 0; j < n - i - 1; ++j) { //此处你可能会疑问的j<n-i-1,因为冒泡是把每轮循环中较大的数飘到后面,
// 数组下标又是从0开始的,i下标后面已经排序的个数就得多减1,总结就是i增多少,j的循环位置减多少
if (arr[j] > arr[j + 1]) { //即这两个相邻的数是逆序的,交换
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
flag = true;
}
}
if (!flag) break;//没有数据交换,数组已经有序,退出排序
}
}
}
我自己在学习的过程中之前一直很纳闷第二层for循环里的j为啥要小于n-i-1,其实这个自己在纸上举个例子很快就明白了,如果上面代码里我的描述你还没有看懂,那么画一画。
时间复杂度:
如果我们的数据正序,只需要走一趟即可完成排序。所需的比较次数C和记录移动次数M均达到最小值,
即:Cmin=n-1;Mmin=0;所以,冒泡排序最好的时间复杂度为O(n)。
如果很不幸我们的数据是反序的,则需要进行n-1趟排序。每趟排序要进行n-i次比较(1≤i≤n-1),且每次比较都必须移动记录三次来达到交换记录位置。
在这种情况下,比较和移动次数均达到最大值:
即最坏情况下时间复杂度为O(n2) 【n的平方】; 所以,冒泡排序总的平均时间复杂度为:O(n2) 。
2.快速排序:
快速排序是对冒泡排序的改进。
定义
通过一趟排序将要排序的数据分给成独立的两部分,其中一部分的所有数据都要比另一部分的所有都要小,然后按照此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程递归进行。——自己概括,数组中定义一个值为轴值,比其大放一侧,比其小的放另一侧,因此化为两部分,再用递归的方式,直到全部变成有序数列。本质还是两两交换!
基本思想:
通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小,然后再按此方法对这两部数据分别进行快速排序,整个排序过程可以进行递归排序,达到整个过程变成有序序列。
【总结】
根据上述两种排序,发现两种算法都是采用两两交换的方式进行排序。而同样的数据冒泡用了9次,而快速用了6次。两者采用的方式相同,在执行效率上,快速排序算是冒泡排序的优化版。
public class quickSort {
private static int num = 0;
public static void main(String[] args) {
int[] a = {51, 46, 20, 18, 65, 97, 82, 30, 77, 50};
quick(a, 0, a.length - 1);
}
public static void quick(int[] list, int low, int high) {
if (list.length > 0 && low < high) {
int middle = getMiddle(list, low, high);
quick(list, low, middle - 1);
quick(list, middle + 1, high);
}
}
/**
* @param list 数组
* @param low 最小坐标
* @param high 最高位坐标
* @Description: 选取中间值
*/
public static int getMiddle(int[] list, int low, int high) {
//计算执行次数
num++;
int temp = list[low]; //选择第一个数作为轴值,存放于临时变量中
while (low < high) { //保证一致正序选择
//保证正序的前提下(从左到右),如果右侧大于轴值,则判断 右侧数据的下一个
while (low < high && list[high] > temp) {
high--;
}
//在右侧找到小于temp轴值的数,则进行交换
list[low] = list[high];
//保证正序的前提下(从左到右),如果左侧小于轴值,则判断左侧数据的下一个
while (low < high && list[low] <= temp) {
low++;
}
list[high] = list[low];//在左侧找到大于temp轴值的数,则进行交换
}
list[low] = temp;
System.out.println("执行了第" + num + "次");
for (int i = 0; i < list.length; i++) {
System.out.print(list[i] + " ");
}
System.out.println();
return low;
}
}