冒泡排序(经典)

思路分析

冒泡排序的基本思想是：

对待排序的元素依次从前往后遍历，比较相邻元素的值，若相邻元素逆序，则交换位置，最终会使得值较大的元素逐渐从前移动到后面，犹如水中气泡冒上来一样。

优化：

因为在排序过程中，每个元素都会不断接近自己应在的位置，如果某一趟中没有进行交换，说明已排序完毕。（可新增flag来作为标志）

图解：

image-20241031124546183

每一趟"冒泡"，就是将最大的那个元素放到待排序元素的最后，且每过一轮，待排序元素减一。

从上面例子明显可见，可以优化。

小结：

  1. 一共进行arr.length()-1次排序
  2. 每一趟排序的次数逐渐减少
  3. 如果发现某一次没有交换，就可以结束排序（优化）
  4. 时间复杂度为$O(n^2)$

代码实现

算法性能测试：

测试数据大小 花费时间（单位：毫秒）
10000 43
50000 1845
80000 5250
140000 18690

BubbleSort

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package com.yukinoshita.algorithm.sort;

import java.util.Arrays;
import java.util.Random;

public class BubbleSort {
    public static void main(String args[]) {
        int[] arr = {3, 9, -1, 10, -2};

        System.out.println("排序前:" + Arrays.toString(arr));
        bubbleSort(arr);
        System.out.println("排序后:" + Arrays.toString(arr));

        // 测试算法性能
        testPerformance();
    }

    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        boolean flag;
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            flag = true;
            for (int j = 0; j < arr.length - i - 1; j++) {
                if (arr[j + 1] < arr[j]) {
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                    flag = false;
                }
            }
            if (flag) break; // 如果一次排序都没有，说明已经有序
        }
    }

    // 测试算法性能的方法
    public static void testPerformance() {
        int size = 80000; // 数组大小
        int[] arr = new int[size];
        Random random = new Random();

        // 生成无序数组
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            arr[i] = random.nextInt(100000); // 随机数范围可以根据需要调整
        }

        long startTime = System.currentTimeMillis(); // 记录开始时间
        bubbleSort(arr); // 排序
        long endTime = System.currentTimeMillis(); // 记录结束时间

        System.out.println("排序大小: " + size);
        System.out.println("排序时间: " + (endTime - startTime) + " 毫秒");
    }
}