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本篇文章来分享一下八大排序中的冒泡排序与选择排序。
复杂度和稳定性
首先来了解一下算法中复杂度和稳定性的概念，以便更好地了解排序，其中复杂度包括时间复杂度和空间复杂度。
1）时间复杂度：基于"操作次数的数学建模"
时间复杂度描述算法执行时间随数据规模n增长的趋势（取最高阶项，忽略常数和低阶项），推导核心是统计"基本操作"的执行次数（如比较、交换、移动元素）。
2）空间复杂度：额外存储空间的需求
空间复杂度衡量算法所需的额外存储空间（不包括输入数据）。
3）稳定性：相同元素的相对位置是否改变
稳定性由算法的"交换/移动逻辑"决定。相同元素的相对位置不改变是稳定排序，如冒泡排序仅相邻交换，相等不交换，而相同元素的相对位置改变是不稳定排序，如选择排序跨位置交换最值，可能打乱相同元素顺序。
1.冒泡排序
1.1.核心逻辑
重复遍历数组，相邻元素两两比较，逆序则交换；每轮将"最大/最小"元素"冒泡"到对应位置。
1.2.适用场景
小规模数据（n<1000）、几乎有序的数据（可触发提前退出优化）
1.3.复杂度
1）时间复杂度：O (n²)（最坏/平均），O(n)（最优）
●最坏情况（完全逆序）：逆序对数量为n(n-1)/2内层循环每轮n-i-1次比较（共(n-1)+(n-2)+...+1=n(n-1)/2次，最高阶 n²），需 n-1 轮，每轮 n-i-1 次比较，总比较次数 O (n²)。
●最优情况（完全有序）：逆序对数量为0，加标志位后仅需1轮n-1次比较，总比较次数O (n)。
●平均情况（随机数据）：逆序对数量的平均值约为n(n-1)/4（仍为 n² 阶）。无论数据如何随机，每轮都需要比较"未排序部分的相邻元素"，平均需要n/2轮，每轮平均n/2次比较，总比较次数约为n/2*n/2= n²/4，仍属于O (n²)阶（忽略常数系数）。
2）空间复杂度：O(1)（原地排序）
1.4.稳定性
稳定，即相同元素不改变相对位置
1.5.举例
1）核心动作拆解
●相邻比较：每次只比较数组中相邻的两个元素（如arr[j]和arr[j+1]）。
●逆序交换：若相邻元素反序（升序时前大后小，降序时前小后大），则交换两者位置。
●逐轮冒泡：每完成一轮遍历，当前未排序部分的"最大元素"（升序）或"最小元素"（降序）会像气泡一样"浮"到数组的末尾（已排序部分）。
2）实例分析（[3,1,4,2]升序为例）
第1轮：比较(3,1)→交换→[1,3,4,2]；比较(3,4)→不换；比较(4,2)→交换→[1,3,2,4]。本轮结束，最大元素4冒泡到末尾。
第2轮：比较(1,3)→不换；比较(3,2)→交换→[1,2,3,4]。本轮结束，次大元素3冒泡到倒数第2位。
第3轮：无交换（数组已序），提前退出。
1.6.代码实现
cs
/// <summary>
/// 冒泡排序
/// </summary>
/// <param name="arr">待排序数组（会直接修改原数组）</param>
/// <param name="isAscending">排序方向：true=升序（从小到大），false=降序（从大到小）</param>
public static void BubbleSort<T>(T[] arr, bool isAscending = true) where T : IComparable<T>
{
//校验输入：空数组或长度为1，无需排序
if (arr == null || arr.Length <= 1) return;
int n = arr.Length;
//外层循环：控制排序轮次（最多n-1轮，因每轮确定1个元素位置）
for (int i = 0; i < n - 1; i++)
{
bool hasSwapped = false;//标记本轮是否发生交换（优化：无交换则数组已序，提前退出）
//内层循环：遍历未排序部分，相邻元素比较交换
//每轮后，末尾i个元素已有序，无需再遍历
for (int j = 0; j < n - i - 1; j++)
{
//比较相邻元素：根据排序方向判断是否逆序
int compareResult = arr[j].CompareTo(arr[j + 1]);
bool needSwap = isAscending ? (compareResult > 0) : (compareResult < 0);
if (needSwap)
{
//交换元素（C# 7.0+ 解构赋值语法，简洁高效）
(arr[j], arr[j + 1]) = (arr[j + 1], arr[j]);
hasSwapped = true;
}
}
//本轮无交换，说明数组已完全有序，直接退出循环（关键优化）
if (!hasSwapped) break;
}
}2.选择排序
2.1.核心逻辑
每次从"未排序部分"找到"最小/最大"元素，放到"已序部分"的"末尾"，逐步扩大有序范围。
2.2.适用场景
小规模数据、对交换次数敏感的场景（如硬件存储介质读写成本高时）
2.3.复杂度
1）时间复杂度：O (n²)（最坏/平均/最优）
●最坏情况下（逆序）：每个元素需移动i次（i从1到n-1），总移动次数1+2+...+(n-1)=n(n-1)/2，时间复杂度O(n²)。
●平均情况（随机数据）：时间复杂度O(n²)
●最优情况（完全有序）：比较次数仍为n(n-1)/2，仅移动次数为0（无需交换），时间复杂度O(n²)。
2）空间复杂度：O(1)（原地排序）
2.4.稳定性
不稳定（如[2,2,1]，第一个2会与1交换，破坏相同元素相对位置）
2.5.举例
1）核心动作拆解
●选：每轮只找一次最值（内层循环仅比较，不交换）。
●放：每轮只交换一次（最值与未排序部分的第一个元素）。
●扩：已排序部分从左到右逐步扩大，最终覆盖整个数组。
2）实例分析（[3,1,4,2]升序为例）
初始：未排序[3,1,4,2]，已排序[]。
第1轮：找到最小值1，与未排序第一个元素3交换→数组变为[1,3,4,2]。已排序[1]，未排序[3,4,2]。
第2轮：从[3,4,2]找最小值2，与未排序第一个元素3交换→数组变为[1,2,4,3]。已排序[1,2]，未排序[4,3]。
第3轮：从[4,3]找最小值3，与未排序第一个元素4交换→数组变为[1,2,3,4]。已排序[1,2,3]，未排序[4]（自然有序）。
2.6.代码实现
cs
/// <summary>
/// 选择排序
/// </summary>
/// <param name="arr">待排序数组（会直接修改原数组）</param>
/// <param name="isAscending">排序方向：true=升序，false=降序</param>
public static void SelectionSort<T>(T[] arr, bool isAscending = true) where T : IComparable<T>
{
if (arr == null || arr.Length <= 1) return;
int n = arr.Length;
//外层循环：控制有序部分范围（i为未排序部分的起始索引）
//有序部分最开始为空
for (int i = 0; i < n - 1; i++)
{
//步骤1：找到未排序部分的" 目标元素(最值) "索引（升序找最小，降序找最大）
int targetIndex = i;
for (int j = i + 1; j < n; j++)
{
int compareResult = arr[j].CompareTo(arr[targetIndex]);
bool needSwap = isAscending ? (compareResult < 0) : (compareResult > 0);
if (needSwap)
{
targetIndex = j;//更新 目标元素(最值) 索引
}
}
//步骤2：将 目标元素(最值) 与未排序部分第一个元素交换（若 目标元素(最值) 就是第一个，无需交换）
if (targetIndex != i)
{
(arr[i], arr[targetIndex]) = (arr[targetIndex], arr[i]);
}
}
}3.测试
3.1.完整代码
cs
using System;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class SortTest : MonoBehaviour
{
private void Start()
{
int[] arr1 = GenerateArray(10);
PrintArray(arr1);
BubbleSort(arr1);
PrintArray(arr1, "冒泡排序后，数组内容");
int[] arr2 = GenerateArray(10);
PrintArray(arr2);
SelectionSort(arr2);
PrintArray(arr2, "选择排序后，数组内容：");
}
private int[] GenerateArray(int count, int minValue = 0, int maxValue = 100)
{
List<int> arr = new List<int>();
for (int i = 0; i < count; i++)
{
int value = UnityEngine.Random.Range(minValue, maxValue);
arr.Add(value);
}
return arr.ToArray();
}
/// <summary>
/// 冒泡排序
/// </summary>
/// <param name="arr">待排序数组（会直接修改原数组）</param>
/// <param name="isAscending">排序方向：true=升序（从小到大），false=降序（从大到小）</param>
public static void BubbleSort<T>(T[] arr, bool isAscending = true) where T : IComparable<T>
{
//校验输入：空数组或长度为1，无需排序
if (arr == null || arr.Length <= 1) return;
int n = arr.Length;
//外层循环：控制排序轮次（最多n-1轮，因每轮确定1个元素位置）
for (int i = 0; i < n - 1; i++)
{
bool hasSwapped = false;//标记本轮是否发生交换（优化：无交换则数组已序，提前退出）
//内层循环：遍历未排序部分，相邻元素比较交换
//每轮后，末尾i个元素已有序，无需再遍历
for (int j = 0; j < n - i - 1; j++)
{
//比较相邻元素：根据排序方向判断是否逆序
int compareResult = arr[j].CompareTo(arr[j + 1]);
bool needSwap = isAscending ? (compareResult > 0) : (compareResult < 0);
if (needSwap)
{
//交换元素（C# 7.0+ 解构赋值语法，简洁高效）
(arr[j], arr[j + 1]) = (arr[j + 1], arr[j]);
hasSwapped = true;
}
}
//本轮无交换，说明数组已完全有序，直接退出循环（关键优化）
if (!hasSwapped) break;
}
}
/// <summary>
/// 选择排序
/// </summary>
/// <param name="arr">待排序数组（会直接修改原数组）</param>
/// <param name="isAscending">排序方向：true=升序，false=降序</param>
public static void SelectionSort<T>(T[] arr, bool isAscending = true) where T : IComparable<T>
{
if (arr == null || arr.Length <= 1) return;
int n = arr.Length;
//外层循环：控制有序部分范围（i为未排序部分的起始索引）
//有序部分最开始为空
for (int i = 0; i < n - 1; i++)
{
//步骤1：找到未排序部分的" 目标元素(最值) "索引（升序找最小，降序找最大）
int targetIndex = i;
for (int j = i + 1; j < n; j++)
{
int compareResult = arr[j].CompareTo(arr[targetIndex]);
bool needSwap = isAscending ? (compareResult < 0) : (compareResult > 0);
if (needSwap)
{
targetIndex = j;//更新 目标元素(最值) 索引
}
}
//步骤2：将 目标元素(最值) 与未排序部分第一个元素交换（若 目标元素(最值) 就是第一个，无需交换）
if (targetIndex != i)
{
(arr[i], arr[targetIndex]) = (arr[targetIndex], arr[i]);
}
}
}
/// <summary>
/// 打印数组内容
/// </summary>
/// <param name="arr"></param>
public static void PrintArray<T>(T[] arr, string prefix = "数组内容：") where T : IComparable<T>
{
if (arr == null)
{
Debug.Log($"{prefix} null");
return;
}
Debug.Log($"{prefix} [{string.Join(", ", arr)}]");
}
}3.2.测试结果
总结
冒泡排序是 "多交换、少比较（最优情况）、稳定"，选择排序是 "少交换、多比较（固定）、不稳定"。两者均为基础的原地比较类排序算法，核心逻辑简单但时间复杂度较高（平均/最坏均为O (n²)），适合小规模数据排序。
|----------|----------------------------------------------------------|-------------------------------------------------|
| 对比维度 | 冒泡排序（BubbleSort） | 选择排序（SelectionSort） |
| 核心逻辑 | 重复遍历数组，相邻元素两两比较，逆序则交换；每轮将"最大/最小"元素"冒泡"到对应位置；可加"无交换标志"优化。 | 每次从"未排序部分"找到"最小/最大"元素，放到"已序部分"的"末尾"，逐步扩大有序范围。 |
| 时间复杂度 | 最坏/平均：O(n²)（需完整比较+交换）；最优：O(n)（完全有序，加标志位后1轮比较无交换）。 | 最坏/平均/最优：O(n²)，因为找最值必须遍历完未排序部分，比较次数固定为n(n-1)/2。 |
| 空间复杂度 | O(1)（原地排序，仅需临时变量存储交换元素） | O(1)（原地排序，仅需临时变量存储最值索引和交换元素） |
| 稳定性 | 稳定（相邻元素交换时，相同值不交换，保留原相对顺序） | 不稳定（最值与首位元素交换时，可能打乱相同值的相对顺序 |
| 适用场景 | 小规模数据（n<1000）、几乎有序的数据（可触发提前退出优化） | 小规模数据、对交换次数敏感的场景 |
好了，本次的分享到这里就结束啦，希望对你有所帮助~