以前接触过一些排序方法,对冒泡排序也有一定的了解。但是只是为了记住而了解。此次重新学习了冒泡排序,发现自己当初学习的只是最简单的冒泡排序算法。急需进一步的优化。在此,我将自己最新学到的优化方法说出来和大家一起分享,也为了自己将来的巩固学习。
先来看最简单的冒泡:
class Bubble_2 { public void bubble_2(int a[]) { int temp; for(int i=0;i<a.length;i++) { for(int j=i+1;j<a.length;j++) { if(a[i]>a[j]) { temp=a[j]; a[j]=a[i]; a[i]=temp; } } } } }此处代码应该很好理解,如图1:所示。这也是初学者先学习的一种排序方法。但是此算法的效率非常低下,因为先排好序的关键字对后边没什么帮助。还有可能将关键字较小者放在靠后的位置。急需改进。
优化代码如下:
//优化,从尾部开始,将最小值向前移动 class Bubble_3 { public void bubble_3(int a[]) { int temp; //外层循环的i表示数组前面已经有序的个数。 for(int i=0;i<a.length;i++) { for(int j=a.length-1;j>i;j--) { if(a[j]<a[j-1]) { temp=a[j]; a[j]=a[j-1]; a[j-1]=temp; } } } } }
如图2所示:此算法的好处在于,排序时候从后边开始,将较小者往前边移动。这样较小者会不断往前移动。解决了第一个算法,可能将较小者移到后边的情况,提高了算法效率。在上十万条数据的排序过程中,这种差异将会体现出来。
如此看来,冒泡排序算法似乎已经够完美了?然而还可以进一步的优化。为什么呢?
因为如果待排序列为{2,1,3,4,5,6,7,8,9} 也就是说,除了第一个和第二个关键字需要交换外,别的已经有序。按照第二种算法,算法将会对每个循环中的j都会执行一遍,即使只有比较数据,并没有交换数据。这个动作是大大多余的,所以可以改进。如图3所示:
算法改进可以使用最常用的办法,那就是设置一个标记变量flag,当循环中没有交换数据时,算法将停止循环。执行结束。代码如下:
public static void bubble_4(int a[]) { int temp; boolean flag=true; //外层循环的i表示数组前面已经有序的个数。 for(int i=0;i<a.length&&flag;i++) { //将flag置为false flag=false; for(int j=a.length-1;j>i;j--) { if(a[j]<a[j-1]) { temp=a[j]; a[j]=a[j-1]; a[j-1]=temp; //若本次有交换发生,则将flag重置为true flag=true; } } } for(int x:a) { System.out.println(x); } }
经过这样的改进,算法执行效率有了一定的提高,可以避免在已经有序的情况下的无意义的循环判断。
分析两种冒泡排序,代码如下:
排序1为从前面将数据挨个移到最后面。内层循环中,j<a.length-1-i是因为: -i是指数组中后边的i为已经有序,减去i可以减少比较次数。当然不减去i也可以搞定。
//冒泡排序1 public static void bubble(int[] a) { boolean flag=true; //外层循环的i表示数组后面已经有序的个数。 for(int i=0;i<a.length&&flag;i++) { flag=false; for(int j=0;j<a.length-1-i;j++) { if(a[j]>a[j+1]) { int temp=a[j]; a[j]=a[j+1]; a[j+1]=temp; flag=true; } } } for(int x:a) { System.out.println(x); } }
排序2将数据从后边挨个移到最前面。内层循环中,j>i是因为:此处j>i而不是j>0可以减少比较次数,因为前面的i位已经有序。当然j>0也可以排序。
//冒泡排序2 public static void bubble_4(int a[]) { int temp; boolean flag=true; //外层循环的i表示数组前面已经有序的个数。 for(int i=0;i<a.length&&flag;i++) { //将flag置为false flag=false; for(int j=a.length-1;j>i;j--) { if(a[j]<a[j-1]) { temp=a[j]; a[j]=a[j-1]; a[j-1]=temp; //若本次有交换发生,则将flag重置为true flag=true; } } } for(int x:a) { System.out.println(x); } }