冒泡排序及优化(Java实现)

向大端冒泡

public class BubbleSort {
    public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(T[] arr) {
        for (int i = 0, len = arr.length; i < len - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < len - i - 1; j++) {
                if (arr[j].compareTo(arr[j + 1]) > 0) {
                    swap(arr, j, j + 1);
                }
            }
        }
    }
 
    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        if (i != j) {
            Object temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
 
    private static void printArr(Object[] arr) {
        for (Object o : arr) {
            System.out.print(o);
            System.out.print("\t");
        }
        System.out.println();
    }
 
    public static void main(String args[]) {
        Integer[] arr = {3, 5, 1, 7, 2, 9, 8, 0, 4, 6};
        printArr(arr);//3	5	1	7	2	9	8	0	4	6
        sort(arr);
        printArr(arr);//0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
    }
}

向小端冒泡

public class BubbleSort {
    public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(T[] arr) {
        for (int i = 0, len = arr.length; i < len - 1; i++) {
            for (int j = len - 1; j > i; j--) {
                if (arr[j-1].compareTo(arr[j])>0) {
                    swap(arr,j - 1, j);
                }
            }
        }
    }
 
    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        if (i != j) {
            Object temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
 
    private static void printArr(Object[] arr) {
        for (Object o : arr) {
            System.out.print(o);
            System.out.print("\t");
        }
        System.out.println();
    }
 
    public static void main(String args[]) {
        Integer[] arr = {3, 5, 1, 7, 2, 9, 8, 0, 4, 6};
        printArr(arr);//3	5	1	7	2	9	8	0	4	6
        sort(arr);
        printArr(arr);//0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
    }
}

鸡尾酒排序（来回排序）

例子来自百度：以序列(2,3,4,5,1)为例，鸡尾酒排序只需要访问两次（升序降序各一次 ）次序列就可以完成排序，但如果使用冒泡排序则需要四次。

普通冒泡和鸡尾酒都是交换了4次，但是鸡尾酒是遍历了2遍数组，也就是读取了10个数；而冒泡排序遍历了4遍数组，也就是读取了20个数。

public class BubbleSort {
    public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(T[] arr) {
        int low = 0;//low前面的已经排好序
        int high = arr.length - 1;//high后面的已经排好序
        while (low < high) {//俩指针相遇说明排序完毕
 
            //正向冒泡
            for (int i = low; i < high; i++) {
                if (arr[i].compareTo(arr[i + 1]) > 0) {
                    swap(arr, i, i + 1);
                }
            }
            high--;
 
            //反向冒泡
            for (int j = high; j > low; j--) {
                if (arr[j - 1].compareTo(arr[j]) > 0) {
                    swap(arr, j - 1, j);
                }
            }
            low++;
        }
    }
 
    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        if (i != j) {
            Object temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
 
    private static void printArr(Object[] arr) {
        for (Object o : arr) {
            System.out.print(o);
            System.out.print("\t");
        }
        System.out.println();
    }
 
    public static void main(String args[]) {
        Integer[] arr = {3, 5, 1, 7, 2, 9, 8, 0, 4, 6};
        printArr(arr);//3	5	1	7	2	9	8	0	4	6
        sort(arr);
        printArr(arr);//0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
    }
}

　　

冒泡优化1：用标记位提前判断有序性

在数组基本有序时，如果经过少数趟冒泡后，发现已经顺序了，则不必循环完n-1次才结束，这时已经可以立即停止排序了。

public class BubbleSort {
    public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(T[] arr) {
        for (int i = 0, len = arr.length; i < arr.length; i++) {
            boolean hasChanged = false;
            for (int j = 0; j < len - i - 1; j++) {
                if (arr[j].compareTo(arr[j + 1]) > 0) {
                    swap(arr, j, j + 1);
                    hasChanged = true;
                }
            }
            if(!hasChanged) break;
        }
    }
 
    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        if (i != j) {
            Object temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
 
    private static void printArr(Object[] arr) {
        for (Object o : arr) {
            System.out.print(o);
            System.out.print("\t");
        }
        System.out.println();
    }
 
    public static void main(String args[]) {
        Integer[] arr = {3, 5, 1, 7, 2, 9, 8, 0, 4, 6};
        printArr(arr);//3	5	1	7	2	9	8	0	4	6
        sort(arr);
        printArr(arr);//0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
    }
}

　　

冒泡优化2：记录下最后一次交换的位置j，表示j后面已经排好序

随时地变更i，即还需要遍历的次数在不断变更。普通冒泡排序每一趟排序只能减少1个数字的遍历规模(也就是i++)，但是记录最后交换位置后，每次可以减少多个数字(也就是i = len - lastPosition - 1)。

public class BubbleSort {
    public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(T[] arr) {
        for (int i = 0, len = arr.length, lastPosition = 0; i < len - 1; i = len - lastPosition - 1) {
            lastPosition = 0;
            for (int j = 0; j < len - i - 1; j++) {
                if (arr[j].compareTo(arr[j + 1]) > 0) {
                    swap(arr, j, j + 1);
                    lastPosition = j;
                }
            }
        }
    }
 
    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        if (i != j) {
            Object temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
 
    private static void printArr(Object[] arr) {
        for (Object o : arr) {
            System.out.print(o);
            System.out.print("\t");
        }
        System.out.println();
    }
 
    public static void main(String args[]) {
        Integer[] arr = {3, 5, 1, 7, 2, 9, 8, 0, 4, 6};
        printArr(arr);//3	5	1	7	2	9	8	0	4	6
        sort(arr);
        printArr(arr);//0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
    }
}