排序算法 （sorting algorithm）之 冒泡排序（bubble sort）

http://www.algolist.net/Algorithms/

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/collections/algorithms/

https://en.wikipedia.org/wiki/Sorting_algorithm

冒泡排序（Bubble sort）

https://en.wikipedia.org/wiki/Bubble_sort

loop1:

4,6,1,3,7 -> 4,6,1,3,7

                    4,6,1,3,7 -> 4,1,6,3,7

                                        4,1,6,3,7 -> 4,1,3,6,7

                                                            4,1,3,6,7 -> 4,1,3,6,7

loop2:

4,1,3,6,7 -> 1,4,3,6,7

                    1,4,3,6,7 -> 1,3,4,6,7

                                        1,3,4,6,7 -> 1,3,4,6,7

                                                            1,3,4,6,7 -> 1,3,4,6,7

loop3:

1,3,4,6,7 -> 1,3,4,6,7

                    1,3,4,6,7 -> 1,3,4,6,7

                                        1,3,4,6,7 -> 1,3,4,6,7

                                                            1,3,4,6,7 -> 1,3,4,6,7

                                                                                               

当第三次循环，没有发生swap 说明已排序完成 ，应 break 

冒泡排序特点：

1）比较相邻的两个数

2）只能通过判断没有交换来提前结束

最好的情况：

loop1:

1,2,3 -> 1,2,3

              1,2,3 -> 1,2,3

最坏的情况：

loop1:

3,2,1 -> 2,3,1

             2,3,1 -> 2,1,3

loop2:

2,1,3 -> 1,2,3

              1,2,3 -> 1,2,3

loop3:

1,2,3 -> 1,2,3

              1,2,3 -> 1,2,3

package sorting;

import java.util.Arrays;

import org.junit.Test;

public class BubbleSorting {

    int[] items = { 4, 6, 1, 3, 7 };
    int step = 0;
    // ① 相邻
    // ② 差一步
    // ③ n个数可产生 n-1 对

    @Test
    public void sort() {
        for (;;) {
            boolean swapped = false;
            for (int i = 0; i < items.length - 1; i++) {
                step++;
                if (items[i] > items[i + 1]) {
                    swap(i, i + 1);
                    swapped = true;
                }
            }
            if (!swapped)
                break;
        }

        System.out.println(step + ":" + Arrays.toString(items));
    }

    public void swap(int i, int j) {
        int backup = items[i];
        items[i] = items[j];
        items[j] = backup;
    }

}

优化1（砍掉最后一个）

 Now, the array is already sorted, but the algorithm does not know if it is completed. The algorithm needs one whole pass without any swap to know it is sorted.

loop1:

4,6,1,3,7 -> 4,6,1,3,7

                    4,6,1,3,7 -> 4,1,6,3,7

                                        4,1,6,3,7 -> 4,1,3,6,7

                                                            4,1,3,6,7 -> 4,1,3,6,7

loop2:

4,1,3,6 -> 1,4,3,6

                 1,4,3,6 -> 1,3,4,6

                                 1,3,4,6 -> 1,3,4,6

loop3:

1,3,4 -> 1,3,4

              1,3,4 -> 1,3,4

无swap 结束

package sorting;

import java.util.Arrays;

import org.junit.Test;

public class BubbleSorting {

    int[] items = { 4, 6, 1, 3, 7 };
    int step = 0;
    // ① 相邻
    // ② 差一步
    // ③ n个数可产生 n-1 对
    // ④ 把最大(小)数移到末尾，n = n -1 来缩小循环次数

    @Test
    public void sort() {
        int l = items.length;
        for (;;) {
            boolean swapped = false;

            for (int i = 1; i < l; i++) {
                step++;
                if (items[i - 1] > items[i]) {
                    swap(i - 1, i);
                    swapped = true;
                }
            }
            l = l - 1;
            if (!swapped)
                break;
        }

        System.out.println(step + ":" + Arrays.toString(items));
    }

    public void swap(int i, int j) {
        int backup = items[i];
        items[i] = items[j];
        items[j] = backup;
    }

}

优化2（砍掉最后一段）

loop1:

4,6,1,3,7 -> 4,6,1,3,7

                    4,6,1,3,7 -> 4,1,6,3,7

                                        4,1,6,3,7 -> 4,1,3,6,7

                                                            4,1,3,6,7 -> 4,1,3,6,7

loop2:

4,1,3 -> 1,4,3

              1,4,3 -> 1,3,4

loop3:

1,3 -> 1,3

package sorting;

import java.util.Arrays;

import org.junit.Test;

public class BubbleSorting {

    int[] items = { 4,6,1,3,7 };
    int step = 0;
    // ① 相邻
    // ② 差一步
    // ③ n个数可产生 n-1 对
    // ④ 找到最后一次交换下标，只保留前面部分
    // ⑤ 当 最后一次交换下标 == 0  时，说明没有交换，则终止循环

    @Test
    public void sort() {
        int l = items.length;
        for (;;) {
            int lastSwapIndex = 0;
            for (int i = 1; i < l; i++) {
                step++;
                if (items[i - 1] > items[i]) {
                    swap(i - 1, i);
                    lastSwapIndex = i;
                }
            }
            l = lastSwapIndex;
            if (l < 1)
                break;
        }

        System.out.println(step + ":" + Arrays.toString(items));
    }

    public void swap(int i, int j) {
        int backup = items[i];
        items[i] = items[j];
        items[j] = backup;
    }

}