排序--Bubble的优化和性能（算法时间、空间复杂度、稳定性）分析

article/2025/2/28 19:41:27

一、算法基本思想

（1）基本思想

冒泡排序的基本思想就是：从无序序列头部开始，进行两两比较，根据大小交换位置，直到最后将最大（小）的数据元素交换到了无序队列的队尾，从而成为有序序列的一部分；下一次继续这个过程，直到所有数据元素都排好序。

算法的核心在于每次通过两两比较交换位置，选出剩余无序序列里最大（小）的数据元素放到队尾。

二、算法实现

void BubbleSort(int *arr, int len)
{assert(arr);int i = 0;int j = 0;int tmp = 0;for (i = 0; i < len - 1; i++)     //n-1趟{for (j = 0; j < len -i- 1; j++)       {if (arr[j]>arr[j + 1]){tmp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = tmp;}}}
}

冒泡排序还有三种优化方式：（以下都是以升序为例）

例如要排序下面这组数据： 0 1 2 3 4 5 6 7 9 8

经过第一趟冒泡排序已经有序了，下面的几趟已经是多余的，这时我们可以加一个标志位flag，若那一趟没有交换数据，这这时已经有序，我们就可以退出排序，不必进行下来的几趟。

算法实现：

void BubbleSort(int *arr, int len)
{assert(arr);int i = 0;int j = 0;int flag = 0;int tmp = 0;for (i = 0; i < len - 1; i++){flag = 1;                             for (j = 0; j < len - i - 1; j++)     //每排序一趟，则必然后面有一个已经有序，可以缩小排序的范围{if (arr[j]>arr[j + 1])             //只要要交换数据，则flag就会被修改{tmp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = tmp;flag = 0;                   //只要还未完全有序，则修改flag为0}}if (flag)                            {break;}}
}

冒泡再次优化的方法！！！

例如要排序下面这组数据：1 4 3 2 6 7 8 9

经过第一趟冒泡排序比较了，发现后面数据没有交换已经有序，接下来几趟比较后面的数据已经是多余的，这时我们可以记录每一次交换的位置，下一次从第一个数据比较到最后一次交换位置即可，不必再次比较后面的数据。

算法实现：

void BubbleSort(int *arr, int len)
{assert(arr);int i = 0;int j = 0;int flag = 0;int tmp = 0;int m = 0;                  //用来记录最后一次交换的位置int k = len-1;for (i = 0; i < len - 1; i++){m = 0;flag = 1;for (j = 0; j < k; j++)       //无序区的范围只从第一个元素，到上一趟最后一次交换的位置k{if (arr[j]>arr[j + 1]){tmp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = tmp;flag = 0;                   m = j;}}if (flag)                          {break;}k = m;                             //将k置成最后一次交换的位置}
}

冒泡排序还有第三种优化方式：

对下面这组这组数进行排序：2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

只有后面两个数据无序，前面已经有序，按照以上优化冒泡需要进行多次。这时，我们采用正反交替扫描，正着找最大值，翻着找最小值，一趟就可以使数据有序。

void BubbleSort(int *arr, int len)
{assert(arr);int i = 0;int j = 0;int flag = 0;int m = 0;       //记录最后一次交换的位置int n = 0;int k = len - 1;for (i = 0; i < len - 1; i++){m = 0;flag = 1;//正序扫描找最大值for (j = n; j < k; j++)       //无序区的范围只从第一个元素，到上一趟最后一次交换的位置k{if (arr[j]>arr[j + 1]){int tmp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = tmp;flag = 0;                    m = j;}}k = m;if (flag)             {break;}//反序扫描找最小值for (j = k; j>n; j--)       //无序区的范围只从第一个元素，到上一趟最后一次交换的位置k{if (arr[j]<arr[j - 1]){int tmp = arr[j];arr[j] = arr[j - 1];arr[j - 1] = tmp;flag = 0;                  }}n++;if (flag)                   {break;}                           //将k置成最后一次交换的位置}
}

若比较的数据不是整形是其他类型怎么处理，这是我们需要支持泛型编程。

基础知识：

void * :通用指针（无符号指针）或叫做泛型指针，它的特点有：

（1）它用于临时存储地址

（2）它不能解引用

（3）它不能进行算术运算，因为呢，它就是临时的盒子，所以呀，不能依赖它进行计算，总不可能依赖一个通用的盒子计算有类型的数据吧

算法实现：

//4.泛型冒泡
typedef int(*PCmp)(void *vp1, void *vp2);//泛型比较
void Swap(void* vp1, void*vp2,int size)
{void* temp = malloc(size);memcpy(temp, vp1, size);memcpy(vp1, vp2, size);memcpy(vp2, temp, size);free(temp);
}
void BubbleSort(void* arr, int len, int elemsize, PCmp cmp)
{void* var1;void* var2;int k = len - 1;int m = 0;bool flag = 1;for (int i = 0; i < len - 1; ++i){for (int j = 0; j < k; ++j){var1 = (char*)arr + j*elemsize;var2 = (char*)arr + (j + 1)*elemsize;if (cmp(var1, var2)>0){Swap(var1, var2, elemsize);m = j;flag = 0;}}if (flag) break;k = m;}
}
int Cmp_int(void *vp1, void *vp2)
{return *(int *)vp1 - *(int *)vp2;
}int Cmp_str(void *vp1, void *vp2)
{return strcmp(*(char **)vp1, *(char **)vp2);
}void Test()
{int arr[] = { 3, 5, 7, 9, 0, 12, 45, 6, 78, 23, 44, 10 };BubbleSort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof(int), Cmp_int);char *brr[] = { "abc", "aaa", "bcd", "xyz", "ccccc", "hhh" };BubbleSort(brr, sizeof(brr) / sizeof(brr[0]), sizeof(char *), Cmp_str);getchar();}
int main()
{Test();}

运行结果：