_冒泡排序和数据结构和算法可视化网站(及其一点小优化)

2023-11-24 22:53:12 浏览数 (1)

一、冒泡排序的原理

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”。

冒泡排序算法的原理如下:

  1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。
  2. 对每一对相邻元素做同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点,最后的元素应该会是最大的数。
  3. 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。
  4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。

冒泡排序就是两两交换,第一趟排序可以得到最大值,那么第二趟排序就不用再比较最大值了,同样是两两交换,找出第二大的值。然后经过n-1次趟的两两比较之后就可以排序完毕了。

比如说现有数组{4,5,7,9,6,3,1,2,1,8},那么冒泡排序的意思就是

第一趟排序就是现比较4,5,4<5不互换位置,5<7,也不互换位置,7<9,也不用互换位置,9>6,此时6和9互换位置,以此类推,接下来的数字都比9小,都得和9互换位置,总共比较9次,也就是n-1次得出第一趟排序之后的结果就是

4

5

7

6

3

1

2

1

8

9

第二趟排序,由于已经知道最大值了,所以总共比较n-2次即可,得出以下结果:

4

5

6

3

1

2

1

7

8

9

二、动图演示原理

下面就不一一列举了,给一个更加形象生动的图演示一下:

添加描述

 三、代码实现:

代码语言:javascript复制
    public static int[] BS(int [] array){
        int temp;
        for(int i = 0;i<array.length-1;i  ){
            for(int j = 0;j<array.length-1-i;j  ){
                if(array[j]>array[j 1]){
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j 1];
                    array[j 1] = temp;
                }
            }
        }
        return array;
    }

四、优化后的冒泡排序

好了,那现在我们已经知道原理了,能不能做出一点小优化呢,答案是肯定可以的,因为比如说,第一层循环已经固定是length-1次,但是现实生活中有可能不需要排那么多次,在其中排序的过程中就可能已经排好了,此时我们要做的就是消除第一层不必要的排序了。那么我们可以根据if语句是否执行可以判断数组是否已经排好序了,因为如果不执行if语句的话,那肯定是排好序的了,所以此时我们可以在第一层循环里面定义一个标志变量,如果进入if语句就改变该标志变量,第二层循环执行完之后,再判断该标志是否已经被发生变化,如果没有变化,那么就说明已经排好序了,就可以结束循环了。否则,继续进行冒泡排序。

优化后的代码:

代码语言:javascript复制
    public static int[] A_BS(int [] array){
        int temp;
        for(int i = 0;i<array.length-1;i  ){
            boolean flag = true;
            for(int j = 0;j<array.length-1-i;j  ){
                if(array[j]>array[j 1]){
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j 1];
                    array[j 1] = temp;
                    flag = false;
                }
            }
            if(flag){
                break;
            }
        }
        return array;
    }

五、算法演示网站

这里我比较推荐数据结构和算法可视化网站:

英文版:

visualising data structures and algorithms through animation - VisuAlgo

https://visualgo.net/en中文版:

数据结构和算法动态可视化 (Chinese) - VisuAlgo

https://visualgo.net/zh

里面有很多常见的算法如上图,是一个适合刚刚学算法的小白使用。

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