python算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之冒泡排序的示例分析

小編給大家分享一下python算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之冒泡排序的示例分析，希望大家閱讀完這篇文章之后都有所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

一、冒泡排序介紹

　　冒泡排序（英語：Bubble Sort）是一種簡單的排序算法。它重復地遍歷要排序的數(shù)列，一次比較兩個元素，如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。遍歷數(shù)列的工作是重復地進行直到?jīng)]有再需要交換，也就是說該數(shù)列已經(jīng)排序完成。這個算法的名字由來是因為越小的元素會經(jīng)由交換慢慢“浮”到數(shù)列的頂端。

二、冒泡排序原理

1. 比較相鄰的元素。如果第一個比第二個大，就交換他們兩個。

2. 對每一對相鄰元素做同樣的工作，從開始第一對到結(jié)尾的最后一對。這一步做完，最后的元素應該會是最大的數(shù)。

3. 針對所有的元素重復以上的步驟，除了最后一個。

4. 持續(xù)每次對越來越少的元素重復上面的步驟，直到?jīng)]有任何一對數(shù)字需要比較。
   

三、冒泡排序圖解

四、冒泡排序總結(jié)

有N個數(shù)據(jù)需要比較N-1趟

每趟比較N-i次,i表示第幾趟，例如7個數(shù)據(jù)，第四趟需要比較 7-4 = 3次

五、冒泡排序python代碼實現(xiàn)

def bubble_sort(numlist):
 # 需要排列的數(shù)據(jù)個數(shù)
 N = len(numlist)
 # i 控制一共需要多少趟 N-1
 for i in range(N-1):
  # j 控制每趟需要比較多少次(因為i是從0開始，所以N-i-1)
  for j in range(N-i-1):
   # 判斷j和j+1兩個位置的數(shù)據(jù)大小
   if numlist[j]>numlist[j+1]:
    # 交換（交換的代碼有很多種寫法）
    temp = numlist[j]
    numlist[j] = numlist[j+1]
    numlist[j+1] = temp
   
list = [19,2,13,8,34,25,7]
print("排序前l(fā)ist = %s"%list)
bubble_sort(list)
print("排序后list = %s"%list)

運行結(jié)果為：

排序前l(fā)ist = [19, 2, 13, 8, 34, 25, 7]
排序后list = [2, 7, 8, 13, 19, 25, 34]

六、冒泡排序C語言代碼實現(xiàn)

#include <stdio.h>
// 創(chuàng)建一個冒泡函數(shù)，需要傳遞一個數(shù)組,和數(shù)組的長度
void bubble_sort(int array[],int arrayLength)
{
 // i 控制一共需要循環(huán)多少趟，
 for (int i=0; i<arrayLength-1; i++)
 {
  // j 控制每趟循環(huán)多少次
  for (int j=0; j<arrayLength-i-1; j++)
  {
   //判斷j和j+1位置上數(shù)的大小
   if (array[j]>array[j+1])
   {
    //交換
    int temp = array[j];
    array[j] = array[j+1];
    array[j+1] = temp;
   }
  }
 }
}

int main(int argc, const char * argv[])
{
 // 函數(shù)的聲明
 void bubble_sort(int array[],int arrayLength);
 // 創(chuàng)建一個數(shù)組
 int numArray[] = {19,2,13,8,34,25,7};
 //進行排序
 bubble_sort(numArray,7);
 
 printf("打印排序后的數(shù)組是：\n");
 for (int i=0; i<7; i++)
 {
  printf("%d ",numArray[i]);
 }
 return 0;
}

運算結(jié)果為：

打印排序后的數(shù)組是：

2 7 8 13 19 25 34

七、冒泡排序的優(yōu)化

　　通過上面的案例我們已經(jīng)知道冒泡排序的原理和實現(xiàn)過程，但是在處理一些特殊數(shù)據(jù)上的時候，我們還可以對冒泡排序優(yōu)化，例如：一個數(shù)組本來就是有序，1，2，3，4，5，6，7，這樣的一個數(shù)組已經(jīng)是正確的順序的，我們只需要比較一趟后，發(fā)現(xiàn)這一趟所有的數(shù)據(jù)都沒有發(fā)生改變，就說明這已經(jīng)是一個正確的順序的，后面的循環(huán)就沒必要循環(huán)下去了，這樣便能提高程序的效率，而我們只需要在冒泡排序的代碼中，判斷是否這一樣都沒發(fā)生交換即可。

python代碼實現(xiàn)如下：

def bubble_sort(numlist):
 # 需要排列的數(shù)據(jù)個數(shù)
 N = len(numlist)
 # i 控制一共需要多少趟 N-1
 for i in range(N-1):
  
  # 定義一個變量，用于記錄是否在本趟中發(fā)生了交換
  isChange = 0
  
  # j 控制每趟需要比較多少次(因為i是從0開始，所以N-i-1)
  for j in range(N-i-1):
   # 判斷j和j+1兩個位置的數(shù)據(jù)大小
   if numlist[j]>numlist[j+1]:
    # 交換（交換的代碼有很多種寫法）
    temp = numlist[j]
    numlist[j] = numlist[j+1]
    numlist[j+1] = temp
    # 只要發(fā)生了交換，我們就改變isChange的值為1
    isChange = 1
  
  # 只要isChange =0說明已經(jīng)是正確順序了，直接break即可
  if isChange == 0:
   break
   
list = [19,2,13,8,34,25,7]
print("排序前l(fā)ist = %s"%list)
bubble_sort(list)
print("排序后list = %s"%list)

運行結(jié)果為：

排序前l(fā)ist = [19, 2, 13, 8, 34, 25, 7]
排序后list = [2, 7, 8, 13, 19, 25, 34]

C語言代碼實現(xiàn)如下：

#include <stdio.h>
// 創(chuàng)建一個冒泡函數(shù)，需要傳遞一個數(shù)組,和數(shù)組的長度
void bubble_sort(int array[],int arrayLength)
{
 // i 控制一共需要循環(huán)多少趟，
 for (int i=0; i<arrayLength-1; i++)
 {
  //定義一個變量，用于記錄是否在本趟中發(fā)生了改變
  int isChange = 0;
  // j 控制每趟循環(huán)多少次
  for (int j=0; j<arrayLength-i-1; j++)
  {
   //判斷j和j+1位置上d數(shù)的大小
   if (array[j]>array[j+1])
   {
    //交換
    int temp = array[j];
    array[j] = array[j+1];
    array[j+1] = temp;
    // 只要發(fā)生了交換，我們就改變isChange的值為1
    isChange = 1;
   }
  }
  // 只要isChange =0說明已經(jīng)是正確順序了，直接break即可
  if (isChange == 0)
  {
   break;
  }
 }
}

int main(int argc, const char * argv[])
{
 // 函數(shù)的聲明
 void bubble_sort(int array[],int arrayLength);
 // 創(chuàng)建一個數(shù)組
 int numArray[] = {19,2,13,8,34,25,7};
 //進行排序
 bubble_sort(numArray,7);
 
 printf("打印排序后的數(shù)組是：\n");
 for (int i=0; i<7; i++)
 {
  printf("%d ",numArray[i]);
 }
 return 0;
}

運行結(jié)果為：

打印排序后的數(shù)組是：

2 7 8 13 19 25 34

八、冒泡排序的時間復雜度

最優(yōu)時間復雜度：O(n) （表示遍歷一次發(fā)現(xiàn)沒有任何可以交換的元素，排序結(jié)束。）
最壞時間復雜度：O(n2)

九、冒泡排序算法的穩(wěn)定性

　　冒泡排序就是把小的元素往前調(diào)或者把大的元素往后調(diào)。比較是相鄰的兩個元素比較，交換也發(fā)生在這兩個元素之間。所以，如果兩個元素相等，是不會再交換的；如果兩個相等的元素沒有相鄰，那么即使通過前面的兩兩交換把兩個相鄰起來，這時候也不會交換，所以相同元素的前后順序并沒有改變，所以冒泡排序是一種穩(wěn)定排序算法。

侯哥語錄：我曾經(jīng)是一個職業(yè)教育者，現(xiàn)在是一個自由開發(fā)者。我希望我的分享可以和更多人一起進步。分享一段我喜歡的話給大家："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。當你還沒有能力說不得時候，就努力讓自己變得強大，擁有說不得權利。"

看完了這篇文章，相信你對“python算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之冒泡排序的示例分析”有了一定的了解，如果想了解更多相關知識，歡迎關注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！