十大排序之冒泡排序与快速排序(详解)

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🏅算法思维框架

📖前言:

本篇博客主要以介绍十大排序算法中的冒泡排序、快速排序,有详细的图解、动画演示、良好的代码注释,帮助加深对这些算法的理解,进行查漏补缺~

🎀冒泡排序 时间复杂度O(n^2)

冒泡排序(Bubble Sort) 是一种简单直观的排序算法。它重复地走访要排序的数列,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

素会经交换慢慢"浮"到数列的头部。

🎇1. 算法步骤思想

<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>重复<1><2>步骤,除了最后一个元素。 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。

🎇2.动画实现

🎇 3.代码实现

java 复制代码
public void sort(int[] arr){
        if(arr==null||arr.length<2){
            return;
        }
        //思路:【冒泡排序】借助双循环,进行两两交换,将最大的"气泡"排到数组末尾
        for (int i = 0; i <arr.length-1; i++) {//排n-1趟
            for (int j = 1; j <arr.length-i; j++) {//比较n-1-i次,因为下标是从1开始取的
                if(arr[j-1]>arr[j]){//两两交换
                    int temp=arr[j-1];
                    arr[j-1]=arr[j];
                    arr[j]=temp;
                }
            }
        }
    }

🎇4.代码优化(添加标志量)

java 复制代码
 //对冒泡排序的一点小优化:添加标志量来记录数组是否是有序的
    public void sort1(int[] arr){
        if(arr==null||arr.length<2){
            return;
        }
        //思路:借助双循环,进行两两交换,将最大的"气泡"排到数组末尾,同时添加一个标志量,判断数组是否已经排好序了
        for (int i = 0; i <arr.length-1; i++) {//排n-1趟
            boolean flag=true;
            for (int j = 1; j <arr.length-i; j++) {//比较n-1-i次,因为下标是从1开始取的
                if(arr[j-1]>arr[j]){//两两交换
                    int temp=arr[j-1];
                    arr[j-1]=arr[j];
                    arr[j]=temp;
                    flag=false;//证明还没有排好序
                }
            }
            if(flag){//flag为true,代表排好序了
                return;
            }
        }
    }

添加标志量后,最快的情况是遍历一遍数组时发现元素没有交换,直接就是有序的,此时只需要遍历一遍数组即可;

🎀快速排序 时间复杂度O(n*logn)

快速排序 的最坏运行情况是 0(n^2) ,比如说顺序数列的快排。但它的平期望时间是 O(nlogn),且 (n logn)记号中隐合的常数因子很小,比复杂度稳定等于 0(nlogn)的归并排序要小很多,所以,对绝大多数顺序性较弱的随机数列而言,快速排序总是优于 归并排序。它是对冒泡排序的改进,快速排序过程其实对应着二叉树的前序遍历

🎇1. 算法步骤思想

🪀 从数列中挑出一个元素,称为 "基准"(pivot) 中心点

🪀重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准

的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分区退出之后,该基准就处于数列的中间位 置。这个称为分区(partition)操作;

🪀 递归地(recursive)把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序;

🎇2、动画演示

🏨快速排序的动画演示
相关博客:
🪂(42条消息) 快速排序(过程图解)_曹利荣的博客-CSDN博客_快速排序图解
🪂(42条消息) 史上最详细图解快速排序_文文的博客的博客-CSDN博客_快速排序图解

🎇3.代码实现

java 复制代码
 public void  sort(int[] arr){
        if(arr==null||arr.length<2){
            return;
        }
        sortDG(arr,0,arr.length-1);
    }
    private void sortDG(int[] arr,int left,int right){
        if(left>=right){//【注意】
            return;
        }
        //思路:先以left为基准点(寄存),创建left、right索引,先与right进行比较,
        // 如果基准>arr[right],覆盖left++,基准再与left进行比较...直到left==right,填入基准
        //如果基准<=arr[right],right--,直到满足上述条件;划分左右区间,接着进行快速排序
        int i=left;
        int j=right;
        int rootVal=arr[left];//默认以左边为基准
        while (i<j){
            while (rootVal<arr[j]&&i<j){
                j--;
            }
            if(i<j){//【需要判断i是否小于j】
                arr[i++]=arr[j];
            }
            while (rootVal>arr[i]&&i<j){
                i++;
            }
            if(i<j){//【需要判断i是否小于j】
                arr[j--]=arr[i];

            }
        }
        //插入基准点
        arr[i]=rootVal;
        sortDG(arr,0,i-1);//i=j,且这个位置是待插入的基准点下标
        sortDG(arr,i+1,right);
    }
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