程序员必知的排序算法(一) ----- 冒泡排序

冒泡排序简介

冒泡排序（Bubble Sort），是一种计算机科学领域的较简单的排序算法。
它重复地走访过要排序的元素列，依次比较两个相邻的元素，如果顺序（如从大到小、首字母从Z到A）错误就把他们交换过来。走访元素的工作是重复地进行直到没有相邻元素需要交换，也就是说该元素列已经排序完成。
这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端（升序或降序排列），就如同碳酸饮料中二氧化碳的气泡最终会上浮到顶端一样，故名“冒泡排序”。

算法原理

将临近的两个数字两两进行比较，按照从小到大或者从大到小的顺序进行交换。

算法原理示意图

数组冒泡排序前↓↓↓

冒泡排序执行过程[gif动图]↓↓↓

数组冒泡排序后↓↓↓

代码实现

public class Sort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {3,44,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
        bubbleSort(arr);
        //[2, 3, 4, 5, 15, 19, 26, 27, 36, 38, 44, 46, 47, 48, 50]
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
    /**
     * 冒泡排序
     * @param arr   想要排序的数组
     */
    public static void bubbleSort(int[] arr){
        //控制比较轮数
        for (int i = 0; i < arr.length -1; i++) {
            //每轮比较多少次
            for (int j = 0; j < arr.length -i -1; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    // temp为一个临时变量，为了存储交换时的临时值
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
    }
}

这里需要思考几个问题

• 外层的循环起到什么作用/外层循环代表什么？
• 外层循环中的 -1 是做什么的？
• 内层的循环起到什么作用/内层循环代表什么？
• 内层循环中的 -1 是做什么的？
• 内层循环中的 -i 是做什么的？
• 临时变量temp起到什么作用？

首先需要理解的是冒泡排序是从头开始，两两比较，将最大的数放到末尾。然后再次从头开始，以此类推……。

• 外层的循环起到什么作用/外层循环代表什么？

  总共循环了多少轮,或者可以理解为将最大值放在末尾的次数

• 外层循环中的 -1 是做什么的？

  因为我们每次都是从头开始比较,并且每次都会将最大的数依次放在末尾,当只剩最后一个数时,它已经是我们的最小的数了,而且就在第一位,我们再将它与其它的数进行比较就已经没有意义了,所以我们用到了-1

• 内层的循环起到什么作用？

  每轮比较多少次,或者可以理解为两两交换的次数

• 内层循环中的 -1 是做什么的？

  因为我们是两两进行比较， arr[j] > arr[j+1] ，我们在做每轮比较的最后时，我们只需要比较倒数第二位和倒数第一位即可，因为我们 arr[n] 中的 n 表示的是我们数组的下标，不写 -1 会出现数组下标越界异常 arr.length - 1

• 内层循环中的 -i 是做什么的？

  i 是我们外层循环的变量，可以理解为将最大值放在末尾的次数，或者末尾已经排序好了几个值，所以为了提升效率不去做过多运算，我们将内层循环的次数改为 arr.length - i

• 临时变量 temp 起到什么作用？

  临时变量是为了存储交换过程中的临时值，使之在交换过程中值可以不被覆盖掉，失掉原来的值