0. 简介
冒泡排序(Bubble Sort)是一种简单的排序算法。它重复地遍历要排序的数列,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。遍历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。
1. 冒泡排序实现
冒泡排序的基本思想:
- 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。
- 对每一对相邻元素做同样的工作,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。
- 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。
- 持续每次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。
冒泡排序过程演示:
2. 冒泡排序时间复杂度和空间复杂度分析
冒泡排序的时间复杂度和空间复杂度如下:
-
时间复杂度:
- 最坏情况(逆序):比较和交换次数均为 n*(n-1)/2,所以时间复杂度是 O(n^2)。
- 最好情况(已排序):只需要进行 n-1 次比较,所以时间复杂度是 O(n)。
- 平均情况:时间复杂度是 O(n^2)。
-
空间复杂度:
- 冒泡排序是原地排序,只需要一个额外空间用于临时交换元素,所以空间复杂度是 O(1)。
冒泡排序的平均和最坏情况时间复杂度都是 O(n^2),空间复杂度是 O(1)。
3. 冒泡排序C语言代码
C代码:
cpp
#include <stdio.h>
void bubbleSort(int arr[], int n) {
int i, j, temp;
for (i = 0; i < n-1; i++) { // 外层循环控制排序趟数
for (j = 0; j < n-i-1; j++) { // 内层循环控制每一趟排序多少次
if (arr[j] > arr[j+1]) { // 如果前一个元素大于后一个元素,交换它们的位置
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j+1];
arr[j+1] = temp;
}
}
}
}
int main() {
int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90}; // 待排序的数组
int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); // 数组的长度
bubbleSort(arr, n); // 对数组进行冒泡排序
printf("Sorted array: \n");
for (int i=0; i < n; i++) { // 输出排序后的数组
printf("%d ", arr[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
代码解释:
bubbleSort
函数接收一个整数数组和它的长度作为参数。- 外层循环负责保证排序的趟数。例如,有7个数字,就需要排序6趟。
- 内层循环负责每一趟中的具体比较和交换操作。每一次内层循环都会确保当前未排序部分的最大值移到正确的位置。
- 当内层循环结束后,最大的数已经被放到了正确的位置,所以外层循环的每次迭代都会减少内层循环的次数。