python算法与数据结构之冒泡排序实例详解

一、冒泡排序介绍

冒泡排序（英语：Bubble Sort）是一种简单的排序算法。它重复地遍历要排序的数列，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。遍历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。

二、冒泡排序原理

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. 对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这一步做完，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。
   

三、冒泡排序图解

四、冒泡排序总结

有N个数据需要比较N-1趟

每趟比较N-i次,i表示第几趟，例如7个数据，第四趟需要比较 7-4 = 3次

五、冒泡排序python代码实现

def bubble_sort(numlist):
 # 需要排列的数据个数
 N = len(numlist)
 # i 控制一共需要多少趟 N-1
 for i in range(N-1):
  # j 控制每趟需要比较多少次(因为i是从0开始，所以N-i-1)
  for j in range(N-i-1):
   # 判断j和j+1两个位置的数据大小
   if numlist[j]>numlist[j+1]:
    # 交换（交换的代码有很多种写法）
    temp = numlist[j]
    numlist[j] = numlist[j+1]
    numlist[j+1] = temp
   
list = [19,2,13,8,34,25,7]
print("排序前list = %s"%list)
bubble_sort(list)
print("排序后list = %s"%list)

运行结果为：

排序前list = [19, 2, 13, 8, 34, 25, 7]
排序后list = [2, 7, 8, 13, 19, 25, 34]

六、冒泡排序C语言代码实现

#include <stdio.h>
// 创建一个冒泡函数，需要传递一个数组,和数组的长度
void bubble_sort(int array[],int arrayLength)
{
 // i 控制一共需要循环多少趟，
 for (int i=0; i<arrayLength-1; i++)
 {
  // j 控制每趟循环多少次
  for (int j=0; j<arrayLength-i-1; j++)
  {
   //判断j和j+1位置上数的大小
   if (array[j]>array[j+1])
   {
    //交换
    int temp = array[j];
    array[j] = array[j+1];
    array[j+1] = temp;
   }
  }
 }
}

int main(int argc, const char * argv[])
{
 // 函数的声明
 void bubble_sort(int array[],int arrayLength);
 // 创建一个数组
 int numArray[] = {19,2,13,8,34,25,7};
 //进行排序
 bubble_sort(numArray,7);
 
 printf("打印排序后的数组是：\n");
 for (int i=0; i<7; i++)
 {
  printf("%d ",numArray[i]);
 }
 return 0;
}

运算结果为：

打印排序后的数组是：

2 7 8 13 19 25 34

七、冒泡排序的优化

通过上面的案例我们已经知道冒泡排序的原理和实现过程，但是在处理一些特殊数据上的时候，我们还可以对冒泡排序优化，例如：一个数组本来就是有序，1，2，3，4，5，6，7，这样的一个数组已经是正确的顺序的，我们只需要比较一趟后，发现这一趟所有的数据都没有发生改变，就说明这已经是一个正确的顺序的，后面的循环就没必要循环下去了，这样便能提高程序的效率，而我们只需要在冒泡排序的代码中，判断是否这一样都没发生交换即可。

python代码实现如下：

def bubble_sort(numlist):
 # 需要排列的数据个数
 N = len(numlist)
 # i 控制一共需要多少趟 N-1
 for i in range(N-1):
  
  # 定义一个变量，用于记录是否在本趟中发生了交换
  isChange = 0
  
  # j 控制每趟需要比较多少次(因为i是从0开始，所以N-i-1)
  for j in range(N-i-1):
   # 判断j和j+1两个位置的数据大小
   if numlist[j]>numlist[j+1]:
    # 交换（交换的代码有很多种写法）
    temp = numlist[j]
    numlist[j] = numlist[j+1]
    numlist[j+1] = temp
    # 只要发生了交换，我们就改变isChange的值为1
    isChange = 1
  
  # 只要isChange =0说明已经是正确顺序了，直接break即可
  if isChange == 0:
   break
   
list = [19,2,13,8,34,25,7]
print("排序前list = %s"%list)
bubble_sort(list)
print("排序后list = %s"%list)

运行结果为：

排序前list = [19, 2, 13, 8, 34, 25, 7]
排序后list = [2, 7, 8, 13, 19, 25, 34]

C语言代码实现如下：

#include <stdio.h>
// 创建一个冒泡函数，需要传递一个数组,和数组的长度
void bubble_sort(int array[],int arrayLength)
{
 // i 控制一共需要循环多少趟，
 for (int i=0; i<arrayLength-1; i++)
 {
  //定义一个变量，用于记录是否在本趟中发生了改变
  int isChange = 0;
  // j 控制每趟循环多少次
  for (int j=0; j<arrayLength-i-1; j++)
  {
   //判断j和j+1位置上d数的大小
   if (array[j]>array[j+1])
   {
    //交换
    int temp = array[j];
    array[j] = array[j+1];
    array[j+1] = temp;
    // 只要发生了交换，我们就改变isChange的值为1
    isChange = 1;
   }
  }
  // 只要isChange =0说明已经是正确顺序了，直接break即可
  if (isChange == 0)
  {
   break;
  }
 }
}

int main(int argc, const char * argv[])
{
 // 函数的声明
 void bubble_sort(int array[],int arrayLength);
 // 创建一个数组
 int numArray[] = {19,2,13,8,34,25,7};
 //进行排序
 bubble_sort(numArray,7);
 
 printf("打印排序后的数组是：\n");
 for (int i=0; i<7; i++)
 {
  printf("%d ",numArray[i]);
 }
 return 0;
}

运行结果为：

打印排序后的数组是：

2 7 8 13 19 25 34

八、冒泡排序的时间复杂度

最优时间复杂度：O(n) （表示遍历一次发现没有任何可以交换的元素，排序结束。）
最坏时间复杂度：O(n2)

九、冒泡排序算法的稳定性

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，是不会再交换的；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。

侯哥语录：我曾经是一个职业教育者，现在是一个自由开发者。我希望我的分享可以和更多人一起进步。分享一段我喜欢的话给大家："我所理解的自由不是想干什么就干什么，而是想不干什么就不干什么。当你还没有能力说不得时候，就努力让自己变得强大，拥有说不得权利。"

总结

以上所述是小编给大家介绍的python算法与数据结构之冒泡排序实例详解，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问欢迎给我留言，小编会及时回复大家的！