Java 排序算法 — 冒泡排序

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我想对于它每个学过C语言的都会了解，这可能是很多人接触的第一个排序算法。

1、基本思想

冒泡排序（Bubble Sort）是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。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。

2、算法描述

冒泡排序算法的运作如下：

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. 对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。 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①~③，直到没有任何一对数字需要比较。

3、代码实现

冒泡排序需要两个嵌套的循环. 其中, 外层循环 移动游标; 内层循环 遍历游标及之后(或之前)的元素, 通过两两交换的方式, 每次只确保该内循环结束位置排序正确, 然后内层循环周期结束, 交由外层循环往后(或前)移动游标, 随即开始下一轮内层循环, 以此类推, 直至循环结束.

/**
 * 冒泡排序
 *
 * 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. 对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。
 * 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①~③，直到没有任何一对数字需要比较。
 * @param arr  待排序数组
 */
public static void bubbleSort(int[] arr){
 for (int i = arr.length; i > 0; i--) {      //外层循环移动游标
 for(int j = 0; j < i && (j+1) < i; j++){    //内层循环遍历游标及之后(或之前)的元素
 if(arr[j] > arr[j+1]){
 int temp = arr[j];
 arr[j] = arr[j+1];
 arr[j+1] = temp;
 System.out.println("Sorting: " + Arrays.toString(arr));
 }
 }
 }
}

以下是冒泡排序算法复杂度:

平均时间复杂度	最好情况	最坏情况	空间复杂度
O(n²)	O(n)	O(n²)	O(1)

冒泡排序是最容易实现的排序, 最坏的情况是每次都需要交换, 共需遍历并交换将近n²/2次, 时间复杂度为O(n²). 最佳的情况是内循环遍历一次后发现排序是对的, 因此退出循环, 时间复杂度为O(n). 平均来讲, 时间复杂度为O(n²). 由于冒泡排序中只有缓存的temp变量需要内存空间, 因此空间复杂度为常量O(1).

Tips: 由于冒泡排序只在相邻元素大小不符合要求时才调换他们的位置, 它并不改变相同元素之间的相对顺序, 因此它是稳定的排序算法.