🎯 算法简介
冒泡排序(Bubble Sort) 是一种基础但直观的排序算法。它通过重复地遍历数组,比较相邻的元素并交换它们的位置,使得较大的元素逐渐“浮”到数组的末尾,就像水中的气泡一样慢慢上升。
📌 特点:
✅ 实现简单,适合教学
❌ 时间复杂度为 O(n²),效率较低
✅ 稳定排序算法
✅ 可以进行提前终止优化
🧠 原理
假设我们有数组:{5, 3, 8, 4, 2}
第一轮比较:
比较 5 和 3 → 交换 → {3, 5, 8, 4, 2}
比较 5 和 8 → 不交换 → {3, 5, 8, 4, 2}
比较 8 和 4 → 交换 → {3, 5, 4, 8, 2}
比较 8 和 2 → 交换 → {3, 5, 4, 2, 8} ✅ 最大值“8”沉底
第二轮继续对前四个数进行类似操作……
最终每一轮都将一个最大值放到正确位置,直到整个数组有序。
🛠️ 实现步骤详解
步骤一:定义函数和参数
C
void bubble_sort(int arr[], int n)
//arr[]:待排序的整型数组
//n:数组中元素的数量
步骤二:外层循环控制排序轮数
C
for (int i = 0; i < n - 1; i++)
//总共需要 n - 1 轮比较
步骤三:内层循环进行相邻元素比较和交换
C
for (int j = 0; j < n - i - 1; j++)
每轮减少一个已排好序的元素,所以范围递减
步骤四:判断是否需要交换
C
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
// 交换逻辑
}
步骤五:添加优化 —— 提前结束排序
C
int swapped = 0;
...
if (!swapped) break;
//如果某次遍历没有发生任何交换,说明数组已经有序,可提前退出
🧪 完整代码示例
C
#include <stdio.h>
// 冒泡排序函数
void bubble_sort(int arr[], int n) {
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
int swapped = 0; // 标记是否发生交换
// 每轮将当前未排序部分的最大值“冒泡”到最后
for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
// 交换两个元素
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
swapped = 1;
}
}
// 如果本轮没有发生交换,说明数组已有序,提前结束
if (!swapped)
break;
}
}
// 主函数用于测试
int main() {
int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 计算数组长度
printf("原数组: ");
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("%d ", arr[i]);
}
bubble_sort(arr, n); // 调用冒泡排序函数
printf("\n\n排序后: ");
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("%d ", arr[i]);
}
return 0;
}
⚙️ 示例运行结果:
原数组: 64 34 25 12 22 11 90
排序后: 11 12 22 25 34 64 90
🔍 注意事项 & 小贴士 🧭
项目 | 说明 |
---|---|
✅ 排序稳定性 | 是稳定排序(相等元素不会交换) |
❌ 时间复杂度 | 平均和最坏情况是 O(n²),最好情况是 O(n)(加了优化) |
⚠️ 适用场景 | 数据量小或教学演示;不适合大规模数据 |
🚫 易错点 | 数组下标越界、忘记减去i导致死循环 |
🧠 优化建议 | 添加“提前退出”标志,提高效率 |
🧩 常见问题解答(FAQ)
Q1:为什么叫“冒泡”排序?
A:因为每次循环都会把最大的数“冒”到最后,像气泡一样从水中升出水面。
Q2:冒泡排序能不能降序排列?
A:当然可以!只需把比较条件改为 arr[j] < arr[j + 1] 即可。
Q3:怎么知道数组已经排好序了?
A:如果在某一轮中没有发生任何交换,说明数组已经是有序的了。
📚 推荐练习题(LeetCode精选)
题号 | 题目名称 | 链接 |
---|---|---|
217 | 存在重复元素 | https://leetcode.cn/problems/contains-duplicate/ |
268 | 丢失的数字 | https://leetcode.cn/problems/missing-number/ |
169 | 多数元素 | https://leetcode.cn/problems/majority-element/ |
🎉 总结
🎉 冒泡排序虽然效率不高,但它是最容易理解、最容易实现的排序算法之一。
🧠 掌握它的基本思想和实现方式,有助于你进一步学习更复杂的排序算法,比如快速排序、归并排序等!
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