C语言和Java之冒泡排序编程、简单分析

左手的ㄟ右手 2023-05-28 08:28 1阅读 0赞

## C语言和Java之冒泡排序编程、分析 ##

**名字由来：**  
冒泡排序（Bubble Sort），是一种计算机科学领域的较简单的排序算法。  
它重复地走访过要排序的元素列，依次比较两个相邻的元素，如果顺序（如从大到小、首字母从Z到A）错误就把他们交换过来。走访元素的工作是重复地进行直到没有相邻元素需要交换，也就是说该元素列已经排序完成。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（升序或降序排列），就如同碳酸饮料中二氧化碳的气泡最终会上浮到顶端一样，故名“冒泡排序”。

**排序原理：**

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.  对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数；
3.  针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个；
4.  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。  
    总之，从第一个数开始，依次往后比较，如果前面的数比后面的数大就交换，否则不作处理。这就类似烧开水时，壶底的水泡往上冒的过程。

**算法分析：**

1.  时间复杂度分析  
    若文件的初始状态是正序的，一趟扫描即可完成排序。所需的关键字比较次数C和记录移动次数M均达到最小值：；  
    ![在这里插入图片描述][20200327132020158.png]；因此最好时间复杂度为O(n);  
    若初始文件是反序的，需要进行n-1趟排序。每趟排序要进行n-i次关键字的比较(1≤i≤n-1)，且每次比较都必须移动记录三次来达到交换记录位置。在这种情况下，比较和移动次数均达到最大值：![在这里插入图片描述][20200327132411425.png];因此最坏时间复杂度为O(n2);  
    综上，因此冒泡排序总的平均时间复杂度为O(n2) 。
2.  算法稳定性分析  
    冒泡排序就是把小的元素往前调或者把大的元素往后调。比较是相邻的两个元素比较，交换也发生在这两个元素之间。所以，如果两个元素相等，是不会再交换的；如果两个相等的元素没有相邻，那么即使通过前面的两两交换把两个相邻起来，这时候也不会交换，所以相同元素的前后顺序并没有改变，所以冒泡排序是一种稳定排序算法。

**源程序参考：**

**C语言：**

/*本段简短程序以“8个正整数升序排列”为例*/ 
    #include<stdio.h>
    int main()
    { 
    	int a[8];           //定义数组 
    	int m,n,i;
    	printf("请输入8个正整数:\n");
    	for(i=0;i<8;i++)   //利用for循环将要比较的8个正整数存入数组中，以用于后续参加排序 
    	{ 
    		scanf("%d",&a[i]);
    	}
    	for(m=0;m<7;m++)   //进行7次循环 实现7趟比较
    	for(i=0;i<7-m;i++) //每一趟中进行7-m次比较
    	if(a[i]>a[i+1])    //邻两个数比较,判断是否进行“换位”操作 
    	{ 
    		n=a[i];
    		a[i]=a[i+1];
    		a[i+1]=n;	
    	}
    	printf("升序排列结果为:\n");
    	for(i=0;i<8;i++)  //for循环打印输出排序后结果 
    	{ 
    	    printf("%d",a[i]);
            printf("\n");
    	} 
     }

运行测试界面：

![C语言冒泡排序][C]

**Java语言：**

/*本段简短程序以“8个正整数升序排列”为例*/ 
    import java.util.Scanner;
    public class 冒泡排序 { 
        public static void main(String[] args) { 
            int[] arr=new int[8];
            Scanner sc=new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入8个数字:");
            for(int i=0;i<8;i++)   
            { 
            	arr[i]=sc.nextInt();  //键盘输入8个数字存放在数组中；
            }    
            System.out.println("排序前是:");//调用方法，输出排序前的数组； 
            arrayPrint(arr);
            bubbleSort(arr);   //调用方法
            System.out.println("排序后是:");
            arrayPrint(arr);
        }
         //冒泡法排序方法：
        public static void bubbleSort(int[] arr)
        { 
            for(int x=0;x<arr.length-1;x++)//控制次数，循环长度-1次
            { 
                for(int y=0;y<arr.length-1-x;y++)
                { 
                    if(arr[y]>arr[y+1])
                    { 
                        int temp=arr[y];
                        arr[y]=arr[y+1];
                        arr[y+1]=temp;
                    }
                }
            }
        }
          //遍历数组方法，输出数组：
        public static void arrayPrint(int[] arr)
        { 
            System.out.print("[");
            for(int i=0;i<arr.length;i++)
            { 
                if(i==arr.length-1){ 
                    System.out.print(arr[i]);
                }
                else
                    System.out.print(arr[i]+", ");
            }
            System.out.println("]");
        }
    }

运行测试界面：

![Java语言冒泡排序][Java]  
**分析及总结：**

冒泡排序分从大到小和从小到大两种排序方式。它们的唯一区别就是两个数交换的条件不同，从大到小排序是前面的数比后面的小的时候交换，而从小到大排序是前面的数比后面的数大的时候交换。本篇文章以“8个正整数升序排列”为例”，降序原理一样，简单改写程序即可实现。

[20200327132020158.png]: /images/20230528/8bbb5bddec9c4179891ce9029ccfd44b.png
[20200327132411425.png]: /images/20230528/89f1b1d1f97e42789e851f81c5b77bac.png
[C]: /images/20230528/2763c4b0bbeb468ea0812998359b5d79.png
[Java]: /images/20230528/ead972cc966d40a0bd1f15e7f0f0c1d4.png