冒泡排序（Java实现）

来源：尚硅谷http://www.gulixueyuan.com/my/course/319

冒泡排序

基本介绍

冒泡排序（Bubble Sorting）的基本思想是：
通过对排序序列从前向后（从下标较小的元素开始）,依次比较相邻元素的值，若发现逆序则交换，使值较大的元素逐渐从前移向后部，就象水底下的气泡一样逐渐向上冒。

因为排序的过程中，各元素不断接近自己的位置，如果一趟比较下来没有进行过交换，就说明序列有序，因此要在排序过程中设置
一个标志flag判断元素是否进行过交换。从而减少不必要的比较。(这里说的优化，可以在冒泡排序写好后，在进行)

演示冒泡过程的例子

小结上面的图解过程:
(1) 一共进行 数组的大小 -1 次 大的循环
(2)每一趟排序的次数在逐渐的减少
(3) 如果我们发现在某趟排序中，没有发生一次交换， 可以提前结束冒泡排序。这个就是优化

冒泡排序的时间复杂度： O(n^2)

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我们举一个具体的案例来说明冒泡法。我们将五个无序的数：3,9,-1,10,-2 使用冒泡排序法将其排成一个从小
到大的有序数列。

冒泡排序的演变过程：

注意：以下代码不是冒泡排序的代码，只是把冒泡排序的演变过程出来

@Test
    public void test(){

        int arr[] = new int[]{3,9,-1,10,-2};

        //第一趟排序，将最大的数排在最后（即10在最后）
        int temp = 0;//临时变量  用作交换
        for (int j = 0;j<arr.length-1;j++){
            //如果前面的数比后面的数大，则交换
            if (arr[j] > arr[j+1]){
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = temp;
            }
        }
        System.out.println("第1次排序后的数组："+Arrays.toString(arr));

        //第二趟排序，第二大的数排在倒数第二位（即9在倒数第二位）
        for (int j = 0;j<arr.length-2;j++){
            //如果前面的数比后面的数大，则交换
            if (arr[j] > arr[j+1]){
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = temp;
            }
        }
        System.out.println("第2次排序后的数组："+Arrays.toString(arr));

        //第三趟排序，3排在第三位
        for (int j = 0;j<arr.length-3;j++){
            //如果前面的数比后面的数大，则交换
            if (arr[j] > arr[j+1]){
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = temp;
            }
        }
        System.out.println("第3次排序后的数组："+Arrays.toString(arr));

        //第四趟排序，-1排在第二位
        for (int j = 0;j<arr.length-4;j++){
            //如果前面的数比后面的数大，则交换
            if (arr[j] > arr[j+1]){
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = temp;
            }
        }
        System.out.println("第4次排序后的数组："+Arrays.toString(arr));
    }

运行结果：

第1次排序后的数组：[3, -1, 9, -2, 10]
第2次排序后的数组：[-1, 3, -2, 9, 10]
第3次排序后的数组：[-1, -2, 3, 9, 10]
第4次排序后的数组：[-2, -1, 3, 9, 10]

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冒泡排序的第一种实现：

    @Test
    public void test(){

        int arr[] = new int[]{3,9,-1,10,-2};

        int temp;//临时变量  用作交换
        for (int i=0;i<arr.length-1;i++){
            for (int j = 0;j<arr.length-1-i;j++){
                //如果前面的数比后面的数大，则交换
                if (arr[j] > arr[j+1]){
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;
                }
            }
            System.out.println("第"+(i+1)+"次排序："+Arrays.toString(arr));
        }
    }

输出结果：

第1次排序：[3, -1, 9, -2, 10]
第2次排序：[-1, 3, -2, 9, 10]
第3次排序：[-1, -2, 3, 9, 10]
第4次排序：[-2, -1, 3, 9, 10]

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冒泡排序的第二种实现

冒泡排序的优化：如果我们发现在某趟排序中，没有发生一次交换， 可以提前结束冒泡排序

@Test
    public void test(){

        int[] arr = new int[]{3,9,-1,10,-2};

        int temp;
        boolean flag = false;//标识符，表示是否进行过交换
        for (int i=0;i<arr.length-1;i++){
            for (int j=0;j<arr.length-1-i;j++){
                if (arr[j] > arr[j+1]){
                    flag = true;
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] =temp;
                }
            }
            System.out.println(Arrays.toString(arr));

            if (!flag){  //在一趟排序中，一次交换都没有发生过
                break;
            }else{
                flag = false;//重置标志位，进行下次判断
            }
        }
    }

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将冒泡排序封装成一个方法：

    public static void main(String[] args) {
        
        //测试冒泡排序的速度O(n^2)
        int[] arr = new int[80000];
        for (int i=0;i<arr.length;i++){
            arr[i] = (int) (Math.random()*800000);//生成一个[0,800000]的随机数
        }

        long startTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("排序前："+ Arrays.toString(arr));

        //测试冒泡排序
        bubbleSort(arr);

        System.out.println("排序后："+ Arrays.toString(arr));

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("所用时间为："+(endTime-startTime));
        
    }

    public static void bubbleSort(int[] arr){

        int temp;
        boolean flag = false;
        for (int i = 0; i < arr.length-1; i++){
            for (int j = 0;j<arr.length-1-i;j++){
                if (arr[j] > arr[j+1]){
                    flag = true;
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;
                }
            }
            if (!flag){
                break;
            }else{
                flag = false;
            }
        }

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