了解冒泡排序算法（附Java示例）

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冒泡排序算法详解及优化

冒泡排序是一种简单的排序算法，其原理是反复比较相邻元素，并交换顺序不正确的元素。例如，在升序排序中，较大的元素会移动到右侧。每次迭代只比较未排序的元素，最终将最大元素放置在未排序部分的末尾。 算法名称源于元素在每次迭代中“冒泡”到数组末尾的过程，如同气泡上升到水面。

排序过程演示

假设我们要对以下数组进行升序排序：

第一次迭代: 目标是将最大元素移动到数组末尾。通过反复比较相邻元素并交换，得到：

已排序的元素不再参与后续比较。

后续迭代: 重复上述过程，直到数组完全排序。每次迭代只比较未排序部分的元素。

算法迭代次数为 n-1 (n为数组长度)。对于六个元素的数组，迭代五次即可完成排序，因为第五次迭代后，剩余最后一个元素自动排序。

代码实现及优化

基本实现:

public static void bubbleSortOptimized(int[] arr) {
    int size = arr.length;
    boolean swapped;
    for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
        swapped = false;
        for (int j = 0; j < size - i - 1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
                swapped = true;
            }
        }
        if (!swapped) break; // 数组已排序，提前结束
    }
}

算法复杂度分析

• 时间复杂度:

  • 最佳情况 (O(n)): 数组已排序。
  • 平均情况 (O(n²)): 元素随机排列。
  • 最坏情况 (O(n²)): 元素逆序排列。

• 空间复杂度: O(1) (就地排序算法)

结论

冒泡排序简单易懂，但效率较低，不适合处理大型数据集。 对于小型数据集或对算法复杂度要求不高的场景，冒泡排序仍然是一种可行的选择。 优化后的版本可以在已排序的情况下提高效率。

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