1.原理：比较两个相邻的元素，将值大的元素交换到右边
2.思路：依次比较相邻的两个数，将比较小的数放在前面，比较大的数放在后面。
(1)第一次比较：首先比较第一和第二个数，将小数放在前面，将大数放在后面。
(2)比较第2和第3个数，将小数 放在前面，大数放在后面。
......
(3)如此继续，知道比较到最后的两个数，将小数放在前面，大数放在后面，重复步骤，直至全部排序完成
(4)在上面一趟比较完成后，最后一个数一定是数组中最大的一个数，所以在比较第二趟的时候，最后一个数是不参加比较的。
(5)在第二趟比较完成后，倒数第二个数也一定是数组中倒数第二大数，所以在第三趟的比较中，最后两个数是不参与比较的。
(6)依次类推，每一趟比较次数减少依次
3.举例：
(1)要排序数组:{10,1,35,61,89,36,55};
(2)第一趟排序：
第一次排序：10和1比较，10大于1，交换位置 [1,10,35,61,89,36,55]
第二趟排序：10和35比较，10小于35，不交换位置 [1,10,35,61,89,36,55]
第三趟排序：35和61比较，35小于61，不交换位置 [1,10,35,61,89,36,55]
第四趟排序：61和89比较，61小于89，不交换位置 [1,10,35,61,89,36,55]
第五趟排序：89和36比较，89大于36，交换位置 [1,10,35,61,36,89,55]
第六趟排序：89和55比较，89大于55，交换位置 [1,10,35,61,36,55,89]
第一趟总共进行了六次比较，排序结果：[1,10,35,61,36,55,89]
(3)第二趟排序：
第一次排序：1和10比较，1小于10，不交换位置 1,10,35,61,36,55,89
第二次排序：10和35比较，10小于35，不交换位置 1,10,35,61,36,55,89
第三次排序：35和61比较，35小于61，不交换位置 1,10,35,61,36,55,89
第四次排序：61和36比较，61大于36，交换位置 1,10,35,36,61,55,89
第五次排序：61和55比较，61大于55，交换位置 1,10,35,36,55,61,89
第二趟总共进行了5次比较，排序结果：1,10,35,36,55,61,89
(4)第三趟排序：
1和10比较，1小于10，不交换位置 1,10,35,36,55,61,89
第二次排序：10和35比较，10小于35，不交换位置 1,10,35,36,55,61,89
第三次排序：35和36比较，35小于36，不交换位置 1,10,35,36,55,61,89
第四次排序：36和61比较，36小于61，不交换位置 1,10,35,36,55,61,89
第三趟总共进行了4次比较，排序结果：1,10,35,36,55,61,89
到目前位置已经为有序的情形了。
冒泡排序动态演示
4.算法分析：
(1)由此可见：N个数字要排序完成，总共进行N-1趟排序，每i趟的排序次数为(N-i)次，所以可以用双重循环语句，外层控制循环多少趟，内层控制每一趟的循环次数
(2)冒泡排序的优点：每进行一趟排序，就会少比较一次，因为每进行一趟排序都会找出一个较大值。如上例：第一趟比较之后，排在最后的一个数一定是最大的一个数，第二趟排序的时候，只需要比较除了最后一个数以外的其他的数，同样也能找出一个最大的数排在参与第二趟比较的数后面，第三趟比较的时候，只需要比较除了最后两个数以外的其他的数，以此类推……也就是说，没进行一趟比较，每一趟少比较一次，一定程度上减少了算法的量。
(3)时间复杂度
1.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)。
2.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：
5 代码实现
1.1 冒泡排序推导
public static void main(String[] args) {
//定义需要排序的数组 int[] arr = { 3, 9, -1, 10, -2 };
//调用下面的方法 dubbleSort(arr); } public static void dubbleSort(int[] arr) { // 辅助变量,用于进行数据交换 int temp = 0; // 第1趟 //循环个数为总长度 for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) { if (arr[j] > arr[j + 1]) { temp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = temp; } } System.out.println("第1趟排序的结果为:" + Arrays.toString(arr)); // 第2趟 //循环个数为总长度-1 因为第一趟已经把最大的数排到最后了 for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 1; j++) { if (arr[j] > arr[j + 1]) { temp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = temp; } } System.out.println("第2趟排序的结果为:" + Arrays.toString(arr)); // 第2趟 //循环个数为总长度-2 因为前2趟已经把最大的2个数排到了最后 for (int j = 0; j < arr.length - 1 - 2; j++) { if (arr[j] > arr[j + 1]) { temp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = temp; } } System.out.println("第3趟排序的结果为:" + Arrays.toString(arr)); //后面的省略 }
1.2 查看结果
2.1 通过循环实现冒泡排序
//通过main方法调用
public static void main(String[] args) { int[] arr = { 3, 9, -1, 10, -2 }; System.out.println("排序前的数组为:" + Arrays.toString(arr)); dubbleSort(arr); System.out.println("排序后的数组为:" + Arrays.toString(arr)); }
//冒泡排序的方法 public static void dubbleSort(int[] arr) { int temp = 0; for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) { for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) { if (arr[j] > arr[j + 1]) { temp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = temp; } } } }
2.2 查看结果
3.1 冒泡排序优化
//通过main方法调用
public static void main(String[] args) { int[] arr = {1,2,6,5,3}; System.out.println("排序前的数组为:" + Arrays.toString(arr)); dubbleSort(arr); System.out.println("排序后的数组为:" + Arrays.toString(arr)); }
// 添加一个flag 如果在某趟循环的时候 如果一次交换都没发生 则认为接下来要进行判断数字
// 已经处于一个排序状态 则可以结束循环
public static void dubbleSort(int[] arr) { boolean flag = false; int temp = 0; for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) { for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) { if (arr[j] > arr[j + 1]) { flag = true; temp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = temp; } } if (flag) {// 重置flag,进行下次判断 flag = false; } else {// 在一趟排序中,一次交换都没发生过 break; }
System.out.println("第" + (i + 1) + "趟排序结果为" + Arrays.toString(arr));
}
}
3.2 查看结果
可以看到我们需要排序的数组[1, 2, 6, 5, 3] 一共有5个数据,按照冒泡排序的理论,应该排序4趟,但是此时经过优化以后,发现进行了2趟排序,提高了效率
6 冒泡排序速度测试
创建一个8万个数的数组进行冒泡排序熟读测试
public static void main(String[] args) { speedTest(80000); } /** * 产生随机数组 并调用冒泡排序方法 测试时间 * * @param number 创建的随机数组个数 */ public static void speedTest(int number) { int[] arr = new int[number]; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { arr[i] = (int) (Math.random() * 800000); } SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); Date date1 = new Date(); String time1 = simpleDateFormat.format(date1); System.out.println("排序前的时间为:" + time1); //调用冒泡排序方法 dubbleSort(arr); Date date2 = new Date(); String time2 = simpleDateFormat.format(date2); System.out.println("排序后的时间为:" + time2); } //冒泡排序方法 public static void dubbleSort(int[] arr) { boolean flag = false; int temp = 0; for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) { for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) { if (arr[j] > arr[j + 1]) { flag = true; temp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = temp; } } if (flag) {// 重置flag,进行下次判断 flag = false; } else {// 在一趟排序中,一次交换都没发生过 break; } } }
速度测试结果：
8万个数据排序大约需要10秒
