Java冒泡排序算法之：变种版

什么是冒泡排序算法？

冒泡排序是一种简单的排序算法，通过多次遍历待排序的数组，逐步将最大的（或最小的）元素“冒泡”到数组的一端。它以其操作过程类似气泡从水底冒至水面而得名。

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冒泡排序的工作原理

1. 比较相邻元素： 从数组的第一个元素开始，逐个比较相邻的两个元素。如果前一个元素比后一个元素大（升序排序），则交换它们的位置。
2. 将最大值（或最小值）移动到数组一端： 在每一轮遍历中，未排序部分的最大值（或最小值）会逐步移动到数组的末端。
3. 重复以上步骤： 每次遍历的范围减小，直到整个数组有序。

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代码实现

以下是冒泡排序的 Java 实现代码：

public class BubbleSort {public static void bubbleSort(int[] arr) {int n = arr.length;// 外层循环表示需要进行的轮数for (int i = 0; i < n - 1; i++) {boolean swapped = false; // 标志位，用于优化// 内层循环比较相邻元素for (int j = 0; j < n - 1 - i; j++) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {// 如果前一个元素比后一个大，交换它们int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;swapped = true; // 标记发生了交换}}// 如果某一轮没有发生交换，说明数组已经有序if (!swapped) {break;}}}public static void main(String[] args) {int[] arr = {5, 2, 9, 1, 5, 6};System.out.println("排序前：");for (int num : arr) {System.out.print(num + " ");}System.out.println();bubbleSort(arr);System.out.println("排序后：");for (int num : arr) {System.out.print(num + " ");}}
}

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示例运行结果

输入：
arr = {5, 2, 9, 1, 5, 6}

输出：
排序前：5 2 9 1 5 6
排序后：1 2 5 5 6 9

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当然，基于传统的冒泡排序算法，我们还有其一种变种，简易代码实现如下：

public static void sort(int [] data){for (int j = 0;j < data.length-1;j++){int m = j;for (int k = j + 1;k < data.length;k++){if (data[k] < data[m]){m = k;}}int temp = data[m];int[m] = data[j];data[j] = temp;/*end of the loop*/}
}

可以说，传统冒泡是像一个大泡泡从底部向上冒一样，最终是由末尾的大数向小数排，而这种变种呢跟其恰好相反，是由开头的小数向大数排。 

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冒泡排序的时间复杂度

1. 时间复杂度：

   • 最好情况（数组已排序）：O(n)O(n)O(n) （优化后）。
   • 最坏情况（数组逆序）：O(n2)O(n^2)O(n2)。
   • 平均情况：O(n2)O(n^2)O(n2)。

2. 空间复杂度：

   • O(1)O(1)O(1)（仅需常量级的额外空间）。

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总结

冒泡排序虽然简单，但由于其效率较低，通常适用于小规模数据集或教学演示中。更高效的排序算法如快速排序或归并排序更适合实际应用场景。