演算法1 七大排序之：冒泡排序和快速排序

演算法1 七大排序之：冒泡排序和快速排序

排序是我們生活中經常會面對的問題。同學們做操時會按照從矮到高排列；老師查看上課出勤情況時，會按學生學號順序點名；高考錄取時，會按成績總分降序依次錄取等。排序是資料處理中經常使用的一種重要的運算，它在我們的程式開發中承擔著非常重要的角色。

排序分為以下四類共七種排序方法：

交換排序：

　　① 冒泡排序 
　　② 快速排序

選擇排序：

　　③ 直接選擇排序 
　　④ 堆排序

插入排序：

　　⑤ 直接插入排序 
　　⑥ 希爾排序

合并排序：

　　⑦ 合并排序

這篇文章主要總結的是交換排序（即冒泡排序和快速排序），交換排序的基本思想是：兩兩比較待排序元素，如果發現兩個元素的次序相反時即進行交換，直到所有元素都沒有反序時為止。我會從以下幾個方面進行總結：

1、冒泡排序及演算法實現

2、快速排序及演算法實現

3、冒泡排序VS快速排序

1、冒泡排序及演算法實現

什麼是冒泡排序呢？冒泡排序是一種簡單的排序方法，它的基本思想是：通過相鄰兩個元素之間的比較和交換，使較大的元素逐漸從前面移向後面（升序），就像水底下的氣泡一樣逐漸向上冒泡，所以被稱為“冒泡”排序。冒泡排序的最壞時間複雜度為O(n2)，平均時間複雜度為O(n2)

下面以一張圖來展示冒泡排序的全過程，其中方括弧內為下一輪要排序的元素，方括弧後面的第一個元素為本輪排序浮出來的最大元素。

1-1、

1-2、代碼

冒泡排序演算法的代碼實現：

BubbleSort.java

public class BubbleSort {    public static void main(String[] args) {        int[] list = {36, 28, 45, 13, 67, 37, 18, 56};        System.out.println("************冒泡排序************");        System.out.println("排序前：");        display(list);        System.out.println("排序後：");        bubbleSort(list);        display(list);    }    /**     * 遍曆列印     */    public static void display(int[] list) {        System.out.println("********展示開始********");        if (list != null && list.length > 0) {            for (int num :                    list) {                System.out.print(num + " ");            }            System.out.println("");        }        System.out.println("********展示結束********");    }    /**     * 冒泡排序演算法     */    public static void bubbleSort(int[] list) {        int temp;        // 做多少輪排序（最多length-1輪）        for (int i = 0; i < list.length - 1; i++) {            // 每一輪比較多少個            for (int j = 0; j < list.length - 1 - i; j++) {                if (list[j] > list[j + 1]) {                    // 交換次序                    temp = list[j];                    list[j] = list[j + 1];                    list[j + 1] = temp;                }            }        }    }} 

測試結果：

2、快速排序及演算法實現 

快速排序(Quick Sort) 是對冒泡排序的一種改進方法，在冒泡排序中，進行元素的比較和交換是在相鄰元素之間進行的，元素每次交換隻能移動一個位置，所以比較次數和移動次數較多，效率相對較低。而在快速排序中，元素的比較和交換是從兩端向中間進行的，較大的元素一輪就能夠交換到後面的位置，而較小的元素一輪就能交換到前面的位置，元素每次移動的距離較遠，所以比較次數和移動次數較少，速度較快，故稱為“快速排序”。

快速排序的基本思想是：通過一輪排序將待排序元素分割成獨立的兩部分， 其中一部分的所有元素均比另一部分的所有元素小，然後分別對這兩部分的元素繼續進行快速排序，以此達到整個序列變成有序序列。快速排序的最壞時間複雜度為O(n2)，平均時間複雜度為O(n*log2n)   

2-1、

2-2、代碼

快速排序演算法的代碼實現：

QuickSort.java 

public class QuickSort {    public static void main(String[] args) {        int[] list = {6, 1, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 10, 8};        System.out.println("************快速排序************");        System.out.println("排序前：");        display(list);        System.out.println("排序後：");        quickSort(list, 0, list.length - 1);        display(list);    }    /**     * 快速排序演算法     */    public static void quickSort(int[] list, int left, int right) {        if (left < right) {            // 分割數組，找到分割點            int point = partition(list, left, right);            // 遞迴調用，對左子數組進行快速排序            quickSort(list, left, point - 1);            // 遞迴調用，對右子數組進行快速排序            quickSort(list, point + 1, right);        }    }    /**     * 分割數組，找到分割點     */    public static int partition(int[] list, int left, int right) {        // 用數組的第一個元素作為基準數        int first = list[left];        while (left < right) {            while (left < right && list[right] >= first) {                right--;            }            // 交換            swap(list, left, right);            while (left < right && list[left] <= first) {                left++;            }            // 交換            swap(list, left, right);        }        // 返回分割點所在的位置        return left;    }    /**     * 交換數組中兩個位置的元素     */    public static void swap(int[] list, int left, int right) {        int temp;        if (list != null && list.length > 0) {            temp = list[left];            list[left] = list[right];            list[right] = temp;        }    }    /**     * 遍曆列印     */    public static void display(int[] list) {        System.out.println("********展示開始********");        if (list != null && list.length > 0) {            for (int num :                    list) {                System.out.print(num + " ");            }            System.out.println("");        }        System.out.println("********展示結束********");    }} 

測試結果：

3、冒泡排序VS快速排序

代碼如下：

BubbleVsQuick.java 

public class BubbleVsQuick {    public static void main(String[] args) {        testQuick();        testBubble();    }    /**     * 測試快速排序耗費的時間     */    public static void testQuick() {        int[] list = new int[10000];        for (int i = 0; i < 10000; i++) {            list[i] = (int) (Math.random() * 100000);        }        // 快速排序        long start = System.currentTimeMillis();        QuickSort.quickSort(list, 0, list.length - 1);        long end = System.currentTimeMillis();        System.out.println("快速排序耗費的時間：" + (end - start));        display(list);    }    /**     * 測試冒泡排序耗費的時間     */    public static void testBubble() {        int[] list = new int[10000];        for (int i = 0; i < 10000; i++) {            list[i] = (int) (Math.random() * 100000);        }        // 冒泡排序        long start = System.currentTimeMillis();        BubbleSort.bubbleSort(list);        long end = System.currentTimeMillis();        System.out.println("冒泡排序耗費的時間：" + (end - start));        display(list);    }    /**     * 遍曆列印前10個數     */    public static void display(int[] list) {        System.out.println("********排序之後的前10個數start********");        if (list != null && list.length > 0) {            for (int i = 0; i < 10; i++) {                System.out.print(list[i] + " ");            }            System.out.println("");        }        System.out.println("********排序之後的前10個數end**********");        System.out.println("");    }} 

測試結果：

可見，快速排序的速度比冒泡排序更快。