【算法】超快理解冒泡排序(含c#、c++、java、python代码)
冒泡排序概述
冒泡排序是一种简单的排序算法,它通过重复地遍历要排序的列表,一次比较两个元素并交换它们的位置,如果它们的顺序不正确。这个过程会不断重复,直到列表中的所有元素都被排序完成。
用小学的思维来看,可以将冒泡排序比喻成“水泡在水中上升”的过程。在排序的过程中,大的数字像沉重的石头一样会慢慢沉底,而小的数字就像气泡一样,会逐渐“冒”到顶部。
小学思维理解冒泡排序
假设有一群小朋友在按身高排队,他们站成一排,老师要他们从矮到高排列。老师每次会从第一个小朋友开始检查,如果发现前面的比后面的高,就让他们交换位置。这个过程像是“泡泡”在水里冒上来一样,比较小的“泡泡”(数字)会慢慢浮上来。
具体步骤如下:
- 老师从第一个小朋友开始检查,比较第一个和第二个,如果第一个比第二个高,他们就交换位置。
- 然后再比较第二个和第三个,以此类推。
- 这样一轮下来,最高的小朋友会被移动到队伍的最后一个位置。
- 接着再重复这个过程,从头开始比较,忽略已经排好位置的最高小朋友。
- 重复上面的步骤,直到所有小朋友都排好位置为止。
冒泡排序的工作原理
- 依次比较相邻的元素。
- 如果第一个元素比第二个元素大,就交换它们的位置。
- 这一趟排序下来,最大的元素会被移动到最后。
- 对剩下的元素重复以上过程,直到没有需要交换的元素为止。
冒泡排序算法的代码实现
下面分别展示冒泡排序的实现代码,包括 C#、C++、Java 和 Python。
C#
using System;class BubbleSortExample
{static void BubbleSort(int[] array){int n = array.Length;for (int i = 0; i < n - 1; i++){for (int j = 0; j < n - i - 1; j++){if (array[j] > array[j + 1]){// 交换位置int temp = array[j];array[j] = array[j + 1];array[j + 1] = temp;}}}}static void Main(){int[] numbers = { 64, 34, 25, 12, 22, 11, 90 };Console.WriteLine("排序前: " + string.Join(", ", numbers));BubbleSort(numbers);Console.WriteLine("排序后: " + string.Join(", ", numbers));}
}
C++
#include <iostream>
using namespace std;void bubbleSort(int arr[], int n)
{for (int i = 0; i < n - 1; i++){for (int j = 0; j < n - i - 1; j++){if (arr[j] > arr[j + 1]){// 交换位置int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}}
}int main()
{int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);cout << "排序前: ";for (int i = 0; i < n; i++)cout << arr[i] << " ";cout << endl;bubbleSort(arr, n);cout << "排序后: ";for (int i = 0; i < n; i++)cout << arr[i] << " ";cout << endl;return 0;
}
JAVA
public class BubbleSortExample {static void bubbleSort(int[] array) {int n = array.length;for (int i = 0; i < n - 1; i++) {for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {if (array[j] > array[j + 1]) {// 交换位置int temp = array[j];array[j] = array[j + 1];array[j + 1] = temp;}}}}public static void main(String[] args) {int[] numbers = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};System.out.println("排序前: ");for (int number : numbers) {System.out.print(number + " ");}bubbleSort(numbers);System.out.println("\n排序后: ");for (int number : numbers) {System.out.print(number + " ");}}
}
Python
def bubble_sort(arr):n = len(arr)for i in range(n - 1):for j in range(n - i - 1):if arr[j] > arr[j + 1]:# 交换位置arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]numbers = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
print("排序前:", numbers)
bubble_sort(numbers)
print("排序后:", numbers)
所有语言中的逻辑大致相同,都是通过两个嵌套的循环来实现排序:
- 外层循环:控制需要遍历的轮数。每进行一轮排序,最大的数字就会移动到最后,因此只需进行
n-1
轮(n
是数组长度)。 - 内层循环:比较相邻的两个元素并进行交换。每一轮内层循环都会将最大的元素“冒泡”到末尾。
冒泡排序的特点
- 优点:简单易懂,适合小规模数据的排序。
- 缺点:效率低下,特别是在数据量大的情况下,时间复杂度为 O(n^2)O(n2)。
- 适用场景:适合对小型数据集合进行排序和学习基础算法时使用。
总结
冒泡排序虽然不是效率最高的排序算法,但它是最容易理解的排序算法之一。通过一步一步比较和交换位置,任何人都可以理解它的操作流程,这使它成为学习排序算法的第一步。希望通过这个“小朋友排队”的例子,让更多人能够轻松理解冒泡排序的核心概念。