概念

冒泡排序是最简单的排序算法,它重复遍历需要排序的序列,每次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把二者进行交换。遍历数组的操作重复的进行,直到再也没有需要交换的元素。冒泡排序就像是从 水底冒出的气泡,每一轮遍历过后,极值都会冒到序列的顶端。

算法流程

冒泡排序的运作如下(以升序排序为例):

  • 比较相邻的元素,如果前者比后者大,则交换两个元素的位置。
  • 对每一对相邻元素做同样的操作,从开始的第一对到结尾的最后一对。每次遍历完成,最后方的元素是最大的元素
  • 针对除去上一步操作得到的极大值以外所有元素重复以上步骤。直到没有任何一对数字需要比较为止。

图解

下面展示的是冒泡排序中一次遍历,
排序专题(2)——冒泡排序

算法实现

实现序列的升序排列,

def bubble_sort(alist):
    n = len(alist)
    for i in range(n-1):
        count = 0        # 引入一个变量count用于记录交换元素的次数
        for j in range(n-1-j):
            if alist[j] > alist[j+1]:
                alist[j], alist[j+1] = alist[j+1], alist[j]
                count += 1
        # 表示如果在一轮遍历中都没有交换任何元素,则说明序列已经有序
        if count == 0:
            break
    return alist

上方代码中引入 count变量的目的:当在某个时刻,序列已经是有序状态,如果没有count,程序会继续遍历列表,这就造成了很多多余的步骤。造成了时间和资源的浪费。

复杂度与稳定性

时间复杂度 说明
最优时间复杂度 O(n) 当第一次遍历交换元素的次数为0,说明列表本身就有序。一次遍历后即停止,比较次数为 n-1次,当n趋于无穷大时,O(n-1)~O(n)。
最坏时间复杂度 O(n2) 当全部元素逆序排列时,会产生最坏时间复杂度。第一轮遍历交换 n-1次,第二轮交换n-2次,……依次类推,最终O((n2-n)/2)~O(n2)。

冒泡排序具有稳定性

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