Java（.NET）经典排序算法之冒泡排序

转自：http://blog.csdn.net/ouyang_peng/article/details/46540497

冒泡排序（Bubble Sort）是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的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。

一、算法原理

　　 冒泡排序算法的运作如下：

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、对每一对相邻元素作同样的工作，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。

二、算法分析

时间复杂度

算法稳定性

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，我想你是不会再无聊地把他们俩交换一下的；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。

算法演练

下面动画演示从最后一个数开始和上一个数比较，如果小于上一个数就交换位置。

ps:读者也可以自己打开下面的链接，自己设定要排序的数组，进行排序演练

冒泡排序动画演示（http://student.zjzk.cn/course_ware/data_structure/web/flashhtml/maopaopaixu.htm）

三、代码实现

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1. public class BubbleSortTest {  
2.     /** 
3.      * 冒泡排序 
4.      * @param source 
5.      *            要进行排序的数组 
6.      */  
7.     public static void bubbleSort(int[] source) {  
8.         int length = source.length;  
9.             for (int i = 0; i < length - 1; i++) { //N个数需N-1趟,每趟完成之后,较大元素将冒到数组最末端  
10.                 for (int j = 0; j < length - 1 - i; j++) {  //每趟需要比较N-i次比较  
11.                     if (source[j] > source[j + 1]) {  
12.                         swap(source, j, j + 1);  
13.                     }  
14.                     System.out.print("\n外循环第" + (i + 1) + "次,内循环第" + (j + 1)  
15.                             + "次,排序结果：");  
16.                     printArray(source);  
17.                 }  
18.                 System.out.println("");  
19.             }  
20.     }  
21.   
22.     /** 
23.      * 交换x、y下标指向的值 
24.      *  
25.      * @param source 
26.      *            要进行交换的数组 
27.      * @param x 
28.      *            数组下标x 
29.      * @param y 
30.      *            数组下标x 
31.      */  
32.     private static void swap(int[] source, int x, int y) {  
33.         int temp = source[x];  
34.         source[x] = source[y];  
35.         source[y] = temp;  
36.     }  
37.       
38.     /** 
39.      * 遍历数组然后打印 
40.      * @param source 要打印的数组 
41.      */  
42.     private static void printArray(int[] source) {  
43.         for (int i = 0; i < source.length; i++) {  
44.             System.out.print("\t" + source[i]);  
45.         }  
46.     }  
47.       
48.     public static void main(String[] args) {  
49.         int[] source = { 24, 19, 26, 39, 36, 7, 31, 29, 38, 23 };  
50.           
51.         System.out.println("排序前：");  
52.         printArray(source);  
53.         System.out.println("\n");  
54.           
55.         bubbleSort(source);  
56.           
57.         System.out.println("\n\n排序后：");  
58.         printArray(source);  
59.     }  
60. }  

四、运行结果

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1. 排序前：  
2.     24  19  26  39  36  7   31  29  38  23  
3.   
4.   
5. 外循环第1次,内循环第1次,排序结果： 19  24  26  39  36  7   31  29  38  23  
6. 外循环第1次,内循环第2次,排序结果： 19  24  26  39  36  7   31  29  38  23  
7. 外循环第1次,内循环第3次,排序结果： 19  24  26  39  36  7   31  29  38  23  
8. 外循环第1次,内循环第4次,排序结果： 19  24  26  36  39  7   31  29  38  23  
9. 外循环第1次,内循环第5次,排序结果： 19  24  26  36  7   39  31  29  38  23  
10. 外循环第1次,内循环第6次,排序结果： 19  24  26  36  7   31  39  29  38  23  
11. 外循环第1次,内循环第7次,排序结果： 19  24  26  36  7   31  29  39  38  23  
12. 外循环第1次,内循环第8次,排序结果： 19  24  26  36  7   31  29  38  39  23  
13. 外循环第1次,内循环第9次,排序结果： 19  24  26  36  7   31  29  38  23  39  
14.   
15. 外循环第2次,内循环第1次,排序结果： 19  24  26  36  7   31  29  38  23  39  
16. 外循环第2次,内循环第2次,排序结果： 19  24  26  36  7   31  29  38  23  39  
17. 外循环第2次,内循环第3次,排序结果： 19  24  26  36  7   31  29  38  23  39  
18. 外循环第2次,内循环第4次,排序结果： 19  24  26  7   36  31  29  38  23  39  
19. 外循环第2次,内循环第5次,排序结果： 19  24  26  7   31  36  29  38  23  39  
20. 外循环第2次,内循环第6次,排序结果： 19  24  26  7   31  29  36  38  23  39  
21. 外循环第2次,内循环第7次,排序结果： 19  24  26  7   31  29  36  38  23  39  
22. 外循环第2次,内循环第8次,排序结果： 19  24  26  7   31  29  36  23  38  39  
23.   
24. 外循环第3次,内循环第1次,排序结果： 19  24  26  7   31  29  36  23  38  39  
25. 外循环第3次,内循环第2次,排序结果： 19  24  26  7   31  29  36  23  38  39  
26. 外循环第3次,内循环第3次,排序结果： 19  24  7   26  31  29  36  23  38  39  
27. 外循环第3次,内循环第4次,排序结果： 19  24  7   26  31  29  36  23  38  39  
28. 外循环第3次,内循环第5次,排序结果： 19  24  7   26  29  31  36  23  38  39  
29. 外循环第3次,内循环第6次,排序结果： 19  24  7   26  29  31  36  23  38  39  
30. 外循环第3次,内循环第7次,排序结果： 19  24  7   26  29  31  23  36  38  39  
31.   
32. 外循环第4次,内循环第1次,排序结果： 19  24  7   26  29  31  23  36  38  39  
33. 外循环第4次,内循环第2次,排序结果： 19  7   24  26  29  31  23  36  38  39  
34. 外循环第4次,内循环第3次,排序结果： 19  7   24  26  29  31  23  36  38  39  
35. 外循环第4次,内循环第4次,排序结果： 19  7   24  26  29  31  23  36  38  39  
36. 外循环第4次,内循环第5次,排序结果： 19  7   24  26  29  31  23  36  38  39  
37. 外循环第4次,内循环第6次,排序结果： 19  7   24  26  29  23  31  36  38  39  
38.   
39. 外循环第5次,内循环第1次,排序结果： 7   19  24  26  29  23  31  36  38  39  
40. 外循环第5次,内循环第2次,排序结果： 7   19  24  26  29  23  31  36  38  39  
41. 外循环第5次,内循环第3次,排序结果： 7   19  24  26  29  23  31  36  38  39  
42. 外循环第5次,内循环第4次,排序结果： 7   19  24  26  29  23  31  36  38  39  
43. 外循环第5次,内循环第5次,排序结果： 7   19  24  26  23  29  31  36  38  39  
44.   
45. 外循环第6次,内循环第1次,排序结果： 7   19  24  26  23  29  31  36  38  39  
46. 外循环第6次,内循环第2次,排序结果： 7   19  24  26  23  29  31  36  38  39  
47. 外循环第6次,内循环第3次,排序结果： 7   19  24  26  23  29  31  36  38  39  
48. 外循环第6次,内循环第4次,排序结果： 7   19  24  23  26  29  31  36  38  39  
49.   
50. 外循环第7次,内循环第1次,排序结果： 7   19  24  23  26  29  31  36  38  39  
51. 外循环第7次,内循环第2次,排序结果： 7   19  24  23  26  29  31  36  38  39  
52. 外循环第7次,内循环第3次,排序结果： 7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
53.   
54. 外循环第8次,内循环第1次,排序结果： 7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
55. 外循环第8次,内循环第2次,排序结果： 7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
56.   
57. 外循环第9次,内循环第1次,排序结果： 7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
58.   
59.   
60. 排序后：  
61.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  

五、双向冒泡排序

算法原理：

传统冒泡算法原理

冒泡排序算法的运作如下：（从后往前）

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. 对每一对相邻元素作同样的工作，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。

双向冒泡算法原理

双向冒泡排序算法的运作如下：

1. 传统冒泡气泡排序的双向进行，先让气泡排序由左向右进行，再来让气泡排序由右往左进行，如此完成一次排序的动作
2. 使用left与right两个旗标来记录左右两端已排序的元素位置。

算法实例：

一个排序的例子如下所示：

排序前：45 19 77 81 13 28 18 1977 11

往右排序：19 45 77 13 28 18 19 7711 [81]

向左排序：[11] 19 45 77 13 28 1819 77 [81]

往右排序：[11] 19 45 13 28 18 19 [77 77 81]

向左排序：[11 13] 19 45 18 28 19 [77 77 81]

往右排序：[11 13] 19 18 28 19 [45 77 77 81]

向左排序：[11 13 18] 19 19 28 [45 77 77 81]

往右排序：[11 13 18] 19 19 [28 45 77 77 81]

向左排序：[11 13 18 19 19] [28 45 77 77 81]

如上所示，括号中表示左右两边已排序完成的部份，当left >= right时，则排序完成。

六、代码实现

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1. package cn.fuxi.ms.sort;  
2.   
3. public class DoubleBubbleSortTest {  
4.     /** 
5.      * 双向冒泡排序 
6.      * 在每一趟排序中，正向冒泡排序将剩余所有元素中较大的元素冒至剩余元素最右端，反向冒泡排序将剩余所有元素中较小的元素冒至剩余元素最左端 
7.      * @param source 
8.      *            要进行排序的数组 
9.      */  
10.     public static void doubleBubbleSort(int[] source) {  
11.         int length = source.length;  
12.         for (int i = 0, j; i < length / 2; i++) { // N个数需N/2趟  
13.             for (j = i; j < length - 1 - i; j++) { // 每趟需要比较N-i次比较  
14.                 if (source[j] > source[j + 1]) {  
15.                     swap(source, j, j + 1);  
16.                 }  
17.                 System.out.println("第" + (i + 1) + "次正向冒泡,排序结果：");  
18.                 printArray(source);  
19.             }  
20.             System.out.println();  
21.             // 添加一层循环,同时从右至左,则每当此for循环结束,较小的数往左边冒出  
22.             for (--j; j > i; j--) {  
23.                 if (source[j - 1] > source[j]) {  
24.                     swap(source, j - 1, j);  
25.                 }  
26.                 System.out.println("第" + (i + 1) +"次反向冒泡,排序结果：");  
27.                 printArray(source);  
28.             }  
29.             System.out.println("");  
30.         }  
31.     }  
32.   
33.     /** 
34.      * 交换x、y下标指向的值 
35.      *  
36.      * @param source 
37.      *            要进行交换的数组 
38.      * @param x 
39.      *            数组下标x 
40.      * @param y 
41.      *            数组下标x 
42.      */  
43.     private static void swap(int[] source, int x, int y) {  
44.         int temp = source[x];  
45.         source[x] = source[y];  
46.         source[y] = temp;  
47.     }  
48.   
49.     /** 
50.      * 遍历数组然后打印 
51.      *  
52.      * @param source 
53.      *            要打印的数组 
54.      */  
55.     private static void printArray(int[] source) {  
56.         for (int i = 0; i < source.length; i++) {  
57.             System.out.print("\t" + source[i]);  
58.         }  
59.         System.out.println();  
60.     }  
61.   
62.     public static void main(String[] args) {  
63.         int[] source = { 24, 19, 26, 39, 36, 7, 31, 29, 38, 23 };  
64.   
65.         System.out.println("排序前：");  
66.         printArray(source);  
67.   
68.         doubleBubbleSort(source);  
69.   
70.         System.out.println("\n\n排序后：");  
71.         printArray(source);  
72.     }  
73. }  

七、打印结果

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1. 排序前：  
2.     24  19  26  39  36  7   31  29  38  23  
3. 第1次正向冒泡,排序结果：  
4.     19  24  26  39  36  7   31  29  38  23  
5. 第1次正向冒泡,排序结果：  
6.     19  24  26  39  36  7   31  29  38  23  
7. 第1次正向冒泡,排序结果：  
8.     19  24  26  39  36  7   31  29  38  23  
9. 第1次正向冒泡,排序结果：  
10.     19  24  26  36  39  7   31  29  38  23  
11. 第1次正向冒泡,排序结果：  
12.     19  24  26  36  7   39  31  29  38  23  
13. 第1次正向冒泡,排序结果：  
14.     19  24  26  36  7   31  39  29  38  23  
15. 第1次正向冒泡,排序结果：  
16.     19  24  26  36  7   31  29  39  38  23  
17. 第1次正向冒泡,排序结果：  
18.     19  24  26  36  7   31  29  38  39  23  
19. 第1次正向冒泡,排序结果：  
20.     19  24  26  36  7   31  29  38  23  39  
21.   
22. 第1次反向冒泡,排序结果：  
23.     19  24  26  36  7   31  29  23  38  39  
24. 第1次反向冒泡,排序结果：  
25.     19  24  26  36  7   31  23  29  38  39  
26. 第1次反向冒泡,排序结果：  
27.     19  24  26  36  7   23  31  29  38  39  
28. 第1次反向冒泡,排序结果：  
29.     19  24  26  36  7   23  31  29  38  39  
30. 第1次反向冒泡,排序结果：  
31.     19  24  26  7   36  23  31  29  38  39  
32. 第1次反向冒泡,排序结果：  
33.     19  24  7   26  36  23  31  29  38  39  
34. 第1次反向冒泡,排序结果：  
35.     19  7   24  26  36  23  31  29  38  39  
36. 第1次反向冒泡,排序结果：  
37.     7   19  24  26  36  23  31  29  38  39  
38.   
39. 第2次正向冒泡,排序结果：  
40.     7   19  24  26  36  23  31  29  38  39  
41. 第2次正向冒泡,排序结果：  
42.     7   19  24  26  36  23  31  29  38  39  
43. 第2次正向冒泡,排序结果：  
44.     7   19  24  26  36  23  31  29  38  39  
45. 第2次正向冒泡,排序结果：  
46.     7   19  24  26  23  36  31  29  38  39  
47. 第2次正向冒泡,排序结果：  
48.     7   19  24  26  23  31  36  29  38  39  
49. 第2次正向冒泡,排序结果：  
50.     7   19  24  26  23  31  29  36  38  39  
51. 第2次正向冒泡,排序结果：  
52.     7   19  24  26  23  31  29  36  38  39  
53.   
54. 第2次反向冒泡,排序结果：  
55.     7   19  24  26  23  31  29  36  38  39  
56. 第2次反向冒泡,排序结果：  
57.     7   19  24  26  23  29  31  36  38  39  
58. 第2次反向冒泡,排序结果：  
59.     7   19  24  26  23  29  31  36  38  39  
60. 第2次反向冒泡,排序结果：  
61.     7   19  24  23  26  29  31  36  38  39  
62. 第2次反向冒泡,排序结果：  
63.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
64. 第2次反向冒泡,排序结果：  
65.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
66.   
67. 第3次正向冒泡,排序结果：  
68.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
69. 第3次正向冒泡,排序结果：  
70.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
71. 第3次正向冒泡,排序结果：  
72.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
73. 第3次正向冒泡,排序结果：  
74.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
75. 第3次正向冒泡,排序结果：  
76.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
77.   
78. 第3次反向冒泡,排序结果：  
79.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
80. 第3次反向冒泡,排序结果：  
81.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
82. 第3次反向冒泡,排序结果：  
83.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
84. 第3次反向冒泡,排序结果：  
85.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
86.   
87. 第4次正向冒泡,排序结果：  
88.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
89. 第4次正向冒泡,排序结果：  
90.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
91. 第4次正向冒泡,排序结果：  
92.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
93.   
94. 第4次反向冒泡,排序结果：  
95.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
96. 第4次反向冒泡,排序结果：  
97.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
98.   
99. 第5次正向冒泡,排序结果：  
100.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39  
101.   
102.   
103.   
104.   
105. 排序后：  
106.     7   19  23  24  26  29  31  36  38  39