1.算法之冒泡排序

最新推荐文章于 2023-05-12 16:35:34 发布

linux_player_c

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分类专栏：算法文章标签：冒泡排序算法对象

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本文详细介绍了冒泡排序的原理，通过示例解释了冒泡排序如何将序列按升序排列。接着，展示了冒泡排序的C语言实现，并提出优化方案，利用flag标记来判断序列是否已排序。最后，讨论了冒泡排序在不同数据规模下的效率问题。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

算法之冒泡排序

冒泡排序的思想

冒泡排序是一种比较容易接收的排序，它稳定而且易于实现，其主要思想如下：
给定一个随机序列array（这里我们为了突出算法认为array内的元素是int类型），再给定两个下标i，j分别用来指向两个要比较和交换的对象，设i的初始值为0(i的含义代表着排序的轮数)，让j的初始值为1(即每次让j从第二个位置开始)，每次比较array[j]和array[j - 1]的大小关系，如果array[j - 1] > array[j]（升序情况），则交换array[j]和array[j - 1]的值。每当j遍历完待排序序列地时候，该序列的最大值已经在整个序列的末尾。然后让i增加1（代表当前排好序的元素又增加了一个）。

我们给出如下序列进行实际的演练：

这里写图片描述

冒泡排序的算法实现

根据上述的算法描述，我们给出冒泡排序的C语言实现：

//冒泡排序
void bubble_sort(int *array, int length)
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    int temp = 0;

    // 统计出待排序数量：length - i
    for(i = 0; i < length - 1; ++i){    
        for(j = 1; j < length - i; ++j){
            if(array[j - 1] > array[j]){
                temp     = array[j]; 
                array[j] = array[j - 1];
                array[j - 1] = temp;
            }
        } 
    } 
}

上述的排序中我们缺少一些相应的优化措施，如果是一个已经排好序的序列使用上述的方案进行排序的话，则在第一次的循环中则不会出现交换的过程（因为前一个数据的值总是小于后一个数据），所以我们以是否发生了交换作为排序是否结束的标志。及如果一轮排序中并没有发生交换过程则说明当前的序列是已序的。

修改方案：

所以可以一个标记flag来表示当前的状态，在每轮比较的开始把flag置为0，则代表没有发生排序，如果发生了排序，则把flag值为1，在下次的循环中继续进行比较。

代码如下：

//优化后的排序
void bubble_sort(int *array, int length)
{
    int j = 0; 
    int k = 0;
    int flag = 0;
    int temp = 0;

    flag = length;
    while(flag > 0){
        k = flag;
        flag = 0;
        for(j = 1; j < k; ++j){
            if(array[j - 1] > array[j]){
                temp = array[j - 1];
                array[j - 1] = array[j];
                array[j] = temp;
                flag = j;
            }
        }
    }
}

冒泡排序的效率

这里写图片描述

下面我们使用冒泡排序对随机序列尽心排序，查看少量数据情况下和大量数据情况下需要消耗的时间。

//冒泡排序的测试
int main(int argc, char **argv)
{
    clock_t start = 0; 
    clock_t end = 0;
    double use_time = 0.0;    

    int *array = (int *)Malloc(sizeof(int) * SIZE);
    init_array(array, SIZE);   //待排序数组的初始化   

#ifdef SHOW_ARRAY
    //排序过程
    start = clock();
    show_array(array, SIZE);    //显示数组元素
    bubble_sort(array, SIZE);   //排序
    show_array(array, SIZE);    //显示数组元素
    //结束排序
    end = clock();
    use_time = (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC;  
    printf("sort use time:%lf\n", use_time);
#else 
    //排序过程
    start = clock();
    //show_array(array, SIZE);    //显示数组元素
    bubble_sort(array, SIZE);   //排序
    //show_array(array, SIZE);    //显示数组元素
    //结束排序
    end = clock();
    use_time = (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC;  
    printf("sort use time:%lf\n", use_time);
#endif
    free(array);
    return 0;
}