冒泡排序（Bubble Sort）详解

博主：情天
发布时间：2024 年 07 月 19 日
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分类：笔记

# 冒泡排序（Bubble Sort）详解

## 引言

冒泡排序（Bubble Sort）是计算机科学中最基本、最直观的排序算法之一。其名称来源于排序过程中，较小或较大的元素逐渐向数组的顶端“冒泡”的过程。尽管冒泡排序在效率上不如其他复杂的排序算法，但其简单易懂的特点使得它在教学和入门阶段非常适用。

## 冒泡排序的基本原理

冒泡排序的基本思想是通过重复遍历待排序的元素列，依次比较相邻的两个元素并交换位置，使得较大（或较小）的元素逐步移动到序列的一端。经过多次遍历后，整个序列按指定顺序排序完成。

具体步骤如下：

1. 从序列的起始位置开始，比较相邻的两个元素：

* 如果第一个元素大于第二个元素（升序排序），则交换它们的位置；
    * 如果第一个元素小于第二个元素（降序排序），则交换它们的位置。
2. 依次比较和交换每一对相邻元素，直到序列的末尾。此时，最大的元素被移动到序列的最后位置。
3. 重复上述步骤，但每次遍历时不再包括已排序的最后一个元素，直到整个序列排序完成。

## 冒泡排序算法的实现

下面是一个使用冒泡排序算法对数组进行排序的Java示例代码：

```java
public class BubbleSortExample {

/**
     * 冒泡排序
     */
    public static void bubbleSort() {

int[] arr = {10, 6, 9, 1, 0, 3, 58, 4, 7, 8};

// 外层控制循环比对的轮数,循环的轮数要比数组中的数据少一次
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            // 内层循环进行两两比对,比对的条件: 要比对的下标 < 总次数减去已经已经比对的轮数
            for (int j = 0; j < arr.length - i; j++) {

// 正序
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    // 借助第三方变量进行换位
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;

// 使用二进制的异或进行换位
//                    arr[j] = arr[j] ^ arr[j + 1];
//                    arr[j + 1] = arr[j] ^ arr[j + 1];
//                    arr[j] = arr[j] ^ arr[j + 1];

// 通过计算法进行换位
//                    arr[j] = arr[j] + arr[j+1];
//                    arr[j+1] = arr[j] - arr[j+1];
//                    arr[j] = arr[j] - arr[j+1];
                }
            }
        }

System.out.print("冒泡排序:");
        for (int i : arr) {
            System.out.print(i + " ");
        }
    }

public static void main(String[] args) {
        bubbleSort();
    }
}
```

## 代码解析

1. **初始化数组**：

* `arr`：待排序的整数数组。
2. **外层循环**：

* 控制排序的轮数，共进行`arr.length - 1`次遍历。
    * 每次遍历后，最大的未排序元素会被移动到当前范围的末尾。
3. **内层循环**：

* 比较相邻的元素，并根据需要交换位置。
    * 每次比较后，较大的元素被逐步移动到序列末尾。
4. **元素交换**：

* 使用第三方变量`temp`进行元素交换，确保较小的元素在前，较大的元素在后。
    * 提供了三种不同的交换方法：

* 借助第三方变量交换。
      * 使用二进制异或运算交换。
      * 使用加减法交换。
5. **输出结果**：

* 排序完成后，打印排序后的数组。

## 冒泡排序的优缺点

### 优点

1. **简单易懂**：算法逻辑简单，适合入门学习。
2. **实现容易**：代码简洁，易于实现。

### 缺点

1. **效率低下**：时间复杂度为 $O(n^2)$，在大数据量时性能较差。
2. **不适用大规模数据**：对于大规模数据集，冒泡排序并不是理想选择。

## 冒泡排序的实际应用

尽管冒泡排序在实际应用中并不常用，但它仍具有教育和示范意义。以下是冒泡排序的几个应用场景：

1. **教学和演示**：作为学习排序算法的入门工具，帮助理解基本的排序思想和算法原理。
2. **小规模数据排序**：在数据量较小且对性能要求不高的情况下，冒泡排序可以快速实现排序功能。
3. **特定应用场景**：在一些需要稳定排序算法的特定场景下，冒泡排序仍可能具有一定的应用价值。

## 总结

冒泡排序算法是一种基础但重要的排序算法，通过不断比较和交换相邻元素来实现排序。尽管其效率较低，但简单易懂的特点使其在教学和小规模数据处理方面仍然具有一定的应用价值。理解并掌握冒泡排序算法不仅能帮助我们入门排序算法，还能为进一步学习更复杂的排序算法奠定基础。

最后修改：2024 年 07 月 19 日

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1 条评论

tzpprezzqe
2025-03-04 16:28:53

作者以非凡的视角解读平凡，让文字焕发出别样的光彩。

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bogyzoqfuv
这是一篇佳作，无论是从内容、语言还是结构上，都堪称完美。
rrmseizkvn
作者的观点新颖且实用，让人在阅读中获得了新的思考和灵感。
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ouikkddqdr
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冒泡排序（Bubble Sort）详解

情天 • 2024 年 07 月 19 日

# 冒泡排序（Bubble Sort）详解

## 引言

## 冒泡排序的基本原理

具体步骤如下：

1. 从序列的起始位置开始，比较相邻的两个元素：

## 冒泡排序算法的实现

下面是一个使用冒泡排序算法对数组进行排序的Java示例代码：

```java
public class BubbleSortExample {

/**
     * 冒泡排序
     */
    public static void bubbleSort() {

int[] arr = {10, 6, 9, 1, 0, 3, 58, 4, 7, 8};

// 使用二进制的异或进行换位
//                    arr[j] = arr[j] ^ arr[j + 1];
//                    arr[j + 1] = arr[j] ^ arr[j + 1];
//                    arr[j] = arr[j] ^ arr[j + 1];

System.out.print("冒泡排序:");
        for (int i : arr) {
            System.out.print(i + " ");
        }
    }

public static void main(String[] args) {
        bubbleSort();
    }
}
```

## 代码解析

1. **初始化数组**：

* `arr`：待排序的整数数组。
2. **外层循环**：

* 控制排序的轮数，共进行`arr.length - 1`次遍历。
    * 每次遍历后，最大的未排序元素会被移动到当前范围的末尾。
3. **内层循环**：

* 比较相邻的元素，并根据需要交换位置。
    * 每次比较后，较大的元素被逐步移动到序列末尾。
4. **元素交换**：

* 使用第三方变量`temp`进行元素交换，确保较小的元素在前，较大的元素在后。
    * 提供了三种不同的交换方法：

* 借助第三方变量交换。
      * 使用二进制异或运算交换。
      * 使用加减法交换。
5. **输出结果**：

* 排序完成后，打印排序后的数组。

## 冒泡排序的优缺点

### 优点

1. **简单易懂**：算法逻辑简单，适合入门学习。
2. **实现容易**：代码简洁，易于实现。

### 缺点

1. **效率低下**：时间复杂度为 $O(n^2)$，在大数据量时性能较差。
2. **不适用大规模数据**：对于大规模数据集，冒泡排序并不是理想选择。

## 冒泡排序的实际应用

尽管冒泡排序在实际应用中并不常用，但它仍具有教育和示范意义。以下是冒泡排序的几个应用场景：

## 总结

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