Python冒泡排序算法及其优化

冒泡排序

所谓冒泡，就是将元素两两之间进行比较，谁大就往后移动，直到将最大的元素排到最后面，接着再循环一趟，从头开始进行两两比较，而上一趟已经排好的那个元素就不用进行比较了。（图中排好序的元素标记为黄色柱子）

冒泡排序动图演示

上python代码：

 def bubble_sort(items):
     for i in range(len(items) - 1):
         for j in range(len(items) - 1 - i):
             if items[j] > items[j + 1]:
                 items[j], items[j + 1] = items[j + 1], items[j]
     return items

 list1 = [2,1,9,11,10,8,7]
 print(bubble_sort(list1))

输出结果：

 [1, 2, 7, 8, 9, 10, 11]

这是冒泡排序最普通的写法，但你会发现它有一些不足之处，比如列表：[1,2,3,4,7,5,6]，第一次循环将最大的数排到最后，此时列表已经都排好序了，就是不用再进行第二次、第三次...

冒泡排序优化一：

设定一个变量为False，如果元素之间交换了位置，将变量重新赋值为True,最后再判断，在一次循环结束后，变量如果还是为False，则brak退出循环，结束排序。

 def bubble_sort(items):
     for i in range(len(items) - 1):
         flag = False
         for j in range(len(items) - 1 - i):
             if items[j] > items[j + 1]:
                 items[j], items[j + 1] = items[j + 1], items[j]
                 flag = True
         if not flag:
             break
     return items

冒泡排序优化二：搅拌排序 / 鸡尾酒排序

上面这种写法还有一个问题，就是每次都是从左边到右边进行比较，这样效率不高，你要考虑当最大值和最小值分别在两端的情况。写成双向排序提高效率，即当一次从左向右的排序比较结束后，立马从右向左来一次排序比较。

双向排序动图演示

 

python代码：

 def bubble_sort(items):
     for i in range(len(items) - 1):
         flag = False
         for j in range(len(items) - 1 - i):
             if items[j] > items[j + 1]:
                 items[j], items[j + 1] = items[j + 1], items[j]
                 flag = True
         if flag:
             flag = False
             for j in range(len(items) - 2 - i, 0, -1):
                 if items[j - 1] > items[j]:
                     items[j], items[j - 1] = items[j - 1], items[j]
                     flag = True
         if not flag:
             break
     return items

冒泡排序优化三：

最后要考虑的情况就是，如果给你的不是列表，而是对象，或者列表里面都是字符串，那么上述的代码也就没有用了，这时候你就要自定义函数了，并将其当成参数传入bubble_sort函数

python代码：

def bubble_sort(items, comp=lambda x, y: x > y):
    for i in range(len(items) - 1):
        flag = False
        for j in range(len(items) - 1 - i):
            if comp(items[j],items[j + 1]):
                items[j], items[j + 1] = items[j + 1], items[j]
                flag = True
        if flag:
            flag = False
            for j in range(len(items) - 2 - i, 0, -1):
                if comp(items[j - 1],items[j]):
                    items[j], items[j - 1] = items[j - 1], items[j]
                    flag = True
        if not flag:
            break
    return items

list2 = ['apple', 'watermelon', 'pitaya', 'waxberry', 'pear']
print(bubble_sort(list2,lambda s1,s2: len(s1) > len(s2)))  #按照字符串长度从小到大来排序

输出结果：

 ['pear', 'apple', 'pitaya', 'waxberry', 'watermelon']

类似的，当有人叫你给一个类对象排序时，也可以传入lambda 自定义函数。

 class Student():
     """学生"""

     def __init__(self, name, age):
         self.name = name
         self.age = age

     def __repr__(self):
         return f'{self.name}: {self.age}'

 items1 = [
         Student('Wang Dachui', 25),
         Student('Di ren jie', 38),
         Student('Zhang Sanfeng', 120),
         Student('Bai yuanfang', 18)
     ]

 print(bubble_sort(items1, lambda s1, s2: s1.age > s2.age))

输出结果：按照年龄从小到大排序

 [Bai yuanfang: 18, Wang Dachui: 25, Di ren jie: 38, Zhang Sanfeng: 120]

以上就是关于冒泡排序的原理，以及一些优化写法，希望会对你有所帮助。