冒泡法实战案例
作者：尹正杰
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一.冒泡法概述
冒泡法 属于交换排序 两两比较大小，交换位置。如同水泡咕嘟咕嘟往上冒 结果分为升序和降序排列
升序 n个数从左至右，编号从0开始到n-1，索引0和1的值比较，如果索引0大，则交换两者位置，如果索引1大，则不交换。继续比较索引1和2的值，将大值放在右侧。直至n-2和n-1比较完，第一轮比较完成。第二轮从索引0比较到n-2，因为最右侧n-1位置上已经是最大值了。依次类推，每一轮都会减少最右侧的不参与比较，直至剩下最后2个数比较。
降序 和升序相反
二.冒泡法原理
初始值：[1 9 8 5 6 7 4 3 2] 第一趟：[1 8 9 5 6 7 4 3 2] [1 8 5 9 6 7 4 3 2] [1 8 5 6 9 7 4 3 2] [1 8 5 6 7 9 4 3 2] [1 8 5 6 7 4 9 3 2] [1 8 5 6 7 4 3 9 2] [1 8 5 6 7 4 3 2 9]
第二趟：[1 8 5 6 7 4 3 2 9] [1 5 8 6 7 4 3 2 9] [1 5 6 8 7 4 3 2 9] [1 5 6 7 8 4 3 2 9] [1 5 6 7 4 8 3 2 9] [1 5 6 7 4 3 8 2 9] [1 5 6 7 4 3 2 8 9]
第三趟：[1 5 6 7 4 3 2 8 9] [1 5 6 4 7 3 2 8 9] [1 5 6 4 3 7 2 8 9] [1 5 6 4 3 2 7 8 9]
第四趟：[1 5 6 4 3 2 7 8 9] [1 5 4 6 3 2 7 8 9] [1 5 4 3 6 2 7 8 9] [1 5 4 3 2 6 7 8 9]
第五趟：[1 5 4 3 2 6 7 8 9] [1 4 5 3 2 6 7 8 9] [1 4 3 5 2 6 7 8 9] [1 4 3 2 5 6 7 8 9]
第六趟：[1 4 3 2 5 6 7 8 9] [1 3 4 2 5 6 7 8 9] [1 3 2 4 5 6 7 8 9]
第七趟：[1 3 2 4 5 6 7 8 9] [1 2 3 4 5 6 7 8 9]
第八趟：[1 2 3 4 5 6 7 8 9]
三.使用Python代码实现冒泡法
1>.版本一
1 #！/usr/bin/env python 2 #_*_conding:utf-8_*_ 3 #@author :yinzhengjie 4 #blog:http://www.cnblogs.com/yinzhengjie 5 6 7 import random 8 9 nums_list = [ 10 [1,2,3,4,5,6,7,8,9], 11 [1,2,3,4,5,6,7,9,8] 12 ] 13 14 nums = nums_list[0] 15 print("原列表顺序:{}".format(nums)) 16 random.shuffle(nums) #我们把一个有序的列表顺序给他打乱 17 print("shuffle后列表顺序:{}".format(nums)) 18 19 length = len(nums) 20 21 count_swap = 0 22 23 count = 0 24 25 for i in range(length): 26 for j in range(length - i - 1): 27 count += 1 28 if nums[j] > nums[ j + 1]: 29 tmp = nums[j] 30 nums[j] = nums[j+1] 31 nums[j+1] = tmp 32 count_swap += 1 33 34 print("排序后列表的顺序:{},交换的次数:{},循环的次数:{}".format(nums,count_swap,count))
原列表顺序:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] shuffle后列表顺序:[1, 2, 6, 4, 7, 3, 5, 9, 8] 排序后列表的顺序:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9],交换的次数:7,循环的次数:36
2>.版本二【优化版】
1 #！/usr/bin/env python 2 #_*_conding:utf-8_*_ 3 #@author :yinzhengjie 4 #blog:http://www.cnblogs.com/yinzhengjie 5 6 7 numlist = [ 8 [1,9,8,5,6,7,4,3,2], 9 [1,2,3,4,5,6,7,9,8], 10 [1,2,3,4,5,6,7,8,9] 11 ] 12 13 nums = numlist[1] 14 print("原列表顺序:{}".format(nums)) 15 16 length = len(nums) #计算出列表的长度，时间复杂度为O(1) 17 18 count_swap = 0 19 20 count = 0 21 22 for i in range(length): 23 flag = False #定义一个标志位，假设没有发生交换。 24 for j in range(length - i -1): 25 count += 1 26 if nums[j] > nums[j+1]: #交换很耗时，因此我们应该想办法减少交换的次数 27 tmp = nums[j] 28 nums[j] =nums[j+1] 29 nums[j+1] = tmp 30 flag = True #有人换位置 31 count_swap += 1 32 if not flag: #本次循环没有交换位置，表示现有的数字是有序的，我们可以终止循环。这样理论上较少循环的次数也可以节省一定的排序时间！ 33 break 34 35 print("排序后列表的顺序:{},交换的次数:{},循环的次数:{}".format(nums,count_swap,count))
原列表顺序:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 8]
排序后列表的顺序:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9],交换的次数:1,循环的次数:15
3>.使用解构的方式修改冒泡法
#！/usr/bin/env python #_*_conding:utf-8_*_ #@author :yinzhengjie #blog:http://www.cnblogs.com/yinzhengjie numlist = [ [1,9,8,5,6,7,4,3,2], [1,2,3,4,5,6,7,9,8], [1,2,3,4,5,6,7,8,9] ] nums = numlist[1] print("原列表顺序:{}".format(nums)) length = len(nums) #计算出列表的长度，时间复杂度为O(1) count_swap = 0 count = 0 for i in range(length): flag = False #定义一个标志位，假设没有发生交换。 for j in range(length - i -1): count += 1 if nums[j] > nums[j+1]: #交换很耗时，因此我们应该想办法减少交换的次数 nums[j],nums[j+1] = nums[j+1],nums[j] flag = True #有人换位置 count_swap += 1 if not flag: #本次循环没有交换位置，表示现有的数字是有序的，我们可以终止循环。这样理论上较少循环的次数也可以节省一定的排序时间！ break print("排序后列表的顺序:{},交换的次数:{},循环的次数:{}".format(nums,count_swap,count)) #以上代码输出结果如下: 原列表顺序:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 8] 排序后列表的顺序:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9],交换的次数:1,循环的次数:15
四.冒泡法总结
冒泡法需要数据一轮轮比较
可以设定一个标记判断此轮是否发生数据交换，如果没有发生交换，可以结束排序，如果发生交换，继续下一轮排序
最差的情况是，初始顺序与目标顺序完全相反，遍历次数1,...,n-1之和n(n-1)/2
最好的情况是，初始顺序和目标顺序完全相同，遍历次数n-1
时间复杂度O(n2)