news 2026/4/4 18:09:48

排序算法:冒泡排序

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张小明

前端开发工程师

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排序算法:冒泡排序

冒泡排序(Bubble Sort)详解

冒泡排序是一种基础的交换排序算法,核心思想是:重复遍历待排序数组,每次比较相邻的两个元素,若顺序错误则交换它们,直到没有元素需要交换为止。

资料:https://pan.quark.cn/s/43d906ddfa1bhttps://pan.quark.cn/s/90ad8fba8347https://pan.quark.cn/s/d9d72152d3cf

核心特点
  • 稳定性:稳定(相等元素的相对位置不变)
  • 时间复杂度
    • 最好情况(已排序):O(n)(需优化标志位)
    • 最坏情况(逆序):O(n²)
    • 平均情况:O(n²)
  • 空间复杂度:O(1)(原地排序)
  • 适用场景:小规模数据、对稳定性有要求的简单场景

算法原理

  1. 从数组第一个元素开始,依次比较相邻的两个元素(如arr[i]arr[i+1]);
  2. arr[i] > arr[i+1](升序),则交换两者位置;
  3. 一轮遍历结束后,最大的元素会“冒泡”到数组末尾
  4. 重复上述过程,每轮遍历的终点向前收缩一位(已排序的末尾元素无需再比较);
  5. 若某一轮遍历中没有发生任何交换,说明数组已完全有序,可提前终止(优化)。

代码实现(Python)

defbubble_sort(arr):# 复制数组避免修改原数据arr_copy=arr.copy()n=len(arr_copy)# 外层循环:控制遍历轮数(最多n-1轮)foriinrange(n-1):# 标志位:标记本轮是否发生交换(优化)swapped=False# 内层循环:每轮比较到未排序的最后一位(n-1-i)forjinrange(n-1-i):# 升序:前一个元素大于后一个则交换ifarr_copy[j]>arr_copy[j+1]:arr_copy[j],arr_copy[j+1]=arr_copy[j+1],arr_copy[j]swapped=True# 若本轮无交换,说明数组已有序,提前退出ifnotswapped:breakreturnarr_copy# 测试示例if__name__=="__main__":# 无序数组unsorted_arr=[64,34,25,12,22,11,90]sorted_arr=bubble_sort(unsorted_arr)print("原始数组:",unsorted_arr)print("排序后数组:",sorted_arr)# 输出:[11, 12, 22, 25, 34, 64, 90]# 已排序数组(验证优化)sorted_test=[1,2,3,4,5]print(bubble_sort(sorted_test))# 仅1轮遍历即退出

代码实现(Java)

publicclassBubbleSort{publicstaticint[]bubbleSort(int[]arr){// 复制数组避免修改原数据int[]arrCopy=Arrays.copyOf(arr,arr.length);intn=arrCopy.length;for(inti=0;i<n-1;i++){booleanswapped=false;// 交换标志位// 内层循环:每轮减少i次比较(末尾i个已排序)for(intj=0;j<n-1-i;j++){if(arrCopy[j]>arrCopy[j+1]){// 交换元素inttemp=arrCopy[j];arrCopy[j]=arrCopy[j+1];arrCopy[j+1]=temp;swapped=true;}}// 无交换则提前终止if(!swapped){break;}}returnarrCopy;}publicstaticvoidmain(String[]args){int[]unsortedArr={64,34,25,12,22,11,90};int[]sortedArr=bubbleSort(unsortedArr);System.out.print("原始数组:");for(intnum:unsortedArr)System.out.print(num+" ");System.out.print("\n排序后数组:");for(intnum:sortedArr)System.out.print(num+" ");}}

关键优化点

  1. 提前终止:通过swapped标志位,若某轮无交换则直接退出,避免无效遍历;
  2. 收缩遍历范围:每轮遍历的终点为n-1-i,因为后i个元素已排序完成;
  3. 双向冒泡(鸡尾酒排序):针对“部分有序”的数组(如[1,3,2,4,5]),可从左到右、再从右到左交替遍历,减少遍历次数。

适用场景

  • 数据量小(n < 1000),对性能要求不高;
  • 需保证排序稳定性;
  • 教学场景(易理解、易实现)。

不适用场景:大数据量(如n > 10000),此时应选择快速排序、归并排序等O(n log n)的算法。

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