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冒泡排序内容优化
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itcharge committed Aug 15, 2023
1 parent 2f213b9 commit a9ecf8d
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Showing 2 changed files with 54 additions and 25 deletions.
62 changes: 42 additions & 20 deletions Contents/01.Array/02.Array-Sort/01.Array-Bubble-Sort.md
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -14,6 +14,38 @@
2. 如果左侧泡泡小于等于右侧泡泡,则两个泡泡保持不变。
3. 这 $1$ 趟遍历完成之后,最大的泡泡就会放置到所有泡泡的最右侧,就像是「泡泡」从水底向上浮到了水面。

::: tabs#bubble

@tab <1>

![冒泡排序 1](https://qcdn.itcharge.cn/images/202308152226863.png)

@tab <2>

![冒泡排序 2](https://qcdn.itcharge.cn/images/202308152227763.png)

@tab <3>

![冒泡排序 3](https://qcdn.itcharge.cn/images/202308152227002.png)

@tab <4>

![冒泡排序 4](https://qcdn.itcharge.cn/images/202308152227621.png)

@tab <5>

![冒泡排序 5](https://qcdn.itcharge.cn/images/202308152227175.png)

@tab <6>

![冒泡排序 6](https://qcdn.itcharge.cn/images/202308152227578.png)

@tab <7>

![冒泡排序 7](https://qcdn.itcharge.cn/images/202308152228488.png)

:::

## 2. 冒泡排序算法步骤

假设数组的元素个数为 $n$ 个,则冒泡排序的算法步骤如下:
Expand All @@ -30,25 +62,11 @@
4. 经过第 $2$ 趟排序,使得数组中第 $2$ 个值最大元素被安置在第 $n$ 个位置上。
3. 依次类推,重复上述「冒泡」过程,直到某一趟排序过程中不出现元素交换位置的动作,则排序结束。

## 3. 冒泡排序动画演示

![](https://qcdn.itcharge.cn/images/20220812131649.gif)
我们以 $[5, 2, 3, 6, 1, 4]$ 为例,演示一下排序过程。

1. 初始序列为:$[6, 2, 3, 5, 1, 4]$。
2. 第 $1$ 趟遍历,从序列中前 `6` 个元素的第 $1$ 个元素开始,相邻两个元素进行比较和交换:
1. 先将序列中第 $1$ 个元素与第 $2$ 个元素进行比较,也就是将 `6` 和 $2$ 进行比较。因为 `6 > 2`,所以两者交换位置,交换位置后,$2$ 在第 $1$ 位,`6` 在第 $2$ 位。
2. 然后将第 $2$ 个元素与第 $3$ 个元素比较,也就是将 $2$ 和 $3$ 进行比较。因为 `2 < 3`,所以不用交换;
3. 依次类推,直到第 `5` 个元素与第 `6` 个元素比较(或交换)为止。
4. 经过第 $1$ 趟排序,使得 `6` 个元素中第 `6` 个值最大元素被安置在第 `6` 个位置上。此时序列变为: `[2, 3, 5, 1, 4, 6]`
3. 第 $2$ 趟排序,从序列中前 `5` 个元素的第 $1$ 个元素开始,相邻两个元素进行比较和交换:
1. 先将序列中第 $1$ 个元素与第 $2$ 个元素进行比较,也就是将 $2$ 和 $3$ 进行比较。因为 `2 < 3`,所以不用交换;
2. 然后将第 $2$ 个元素与第 $3$ 个元素比较,也就是将 $3$ 和 `4` 进行比较。因为 `3 < 5`,所以不用交换;
3. 然后将第 $3$ 个元素与第 `4` 个元素比较,也就是将 `5` 和 $1$ 进行比较。因为 `5 > 1`,所以两者交换位置,交换位置后,$1$ 在第 $3$ 位,`5` 在第 `4` 位。
4. 依次类推,直到第 `4` 个元素与第 `5` 个元素比较(或交换)为止。
5. 经过第 $2$ 趟排序,使得 `5` 个元素中第 `5` 个值最大元素被安置在第 `5` 个位置上。此时序列变为: `[2, 3, 1, 4, 5, 6]`
4. 依次类推,对前 `4` 个元素重复上述排序过程,直到某一趟排序过程中不出现元素交换位置的动作,则排序结束。此时序列变为:`[1, 2, 3, 4, 5, 6]`
![冒泡排序](https://qcdn.itcharge.cn/images/202308152309725.png)

## 4. 冒泡排序代码实现
## 3. 冒泡排序代码实现

```python
class Solution:
Expand All @@ -67,9 +85,13 @@ class Solution:
return self.bubbleSort(nums)
```

## 5. 冒泡排序算法分析
## 4. 冒泡排序算法分析

- **最佳时间复杂度**:$O(n)$。最好的情况下(初始时序列已经是升序排列),则只需经过 $1$ 趟排序,总共经过 $n$ 次元素之间的比较,并且不移动元素,算法就可结束排序。因此,冒泡排序算法的最佳时间复杂度为 $O(n)$。
- **最佳时间复杂度**:$O(n)$。最好的情况下(初始时序列已经是升序排列),只需经过 $1$ 趟排序,总共经过 $n$ 次元素之间的比较,并且不移动元素,算法就可以结束排序。因此,冒泡排序算法的最佳时间复杂度为 $O(n)$。
- **最坏时间复杂度**:$O(n^2)$。最差的情况下(初始时序列已经是降序排列,或者最小值元素处在序列的最后),则需要进行 $n$ 趟排序,总共进行 $∑^n_{i=2}(i−1) = \frac{n(n−1)}{2}$ 次元素之间的比较,因此,冒泡排序算法的最坏时间复杂度为 $O(n^2)$。
- **冒泡排序适用情况**:冒泡排序方法在排序过程中需要移动较多次数的元素,并且排序时间效率比较低。因此,冒泡排序方法比较适合于参加排序序列的数据量较小的情况,尤其是当序列的初始状态为基本有序的情况。
- **排序稳定性**:由于元素交换是在相邻元素之间进行的,不会改变值相同元素的相对位置,因此,冒泡排序法是一种 **稳定排序算法**
- **排序稳定性**:由于元素交换是在相邻元素之间进行的,不会改变值相同元素的相对位置,因此,冒泡排序法是一种 **稳定排序算法**

## 参考资料

- 【文章】[11.3. 冒泡排序 - Hello 算法](https://www.hello-algo.com/chapter_sorting/bubble_sort/)
17 changes: 12 additions & 5 deletions Templates/01.Array/Array-BubbleSort.py
Original file line number Diff line number Diff line change
@@ -1,14 +1,21 @@
class Solution:
def bubbleSort(self, arr):
# 第 i 趟排序
# 第 i 趟遍历
for i in range(len(arr) - 1):
flag = False # 是否发生交换的标志位
# 从序列中前 n - i + 1 个元素的第 1 个元素开始,相邻两个元素进行比较
for j in range(len(arr) - i - 1):
# 相邻两个元素进行比较,如果前者大于后者,则交换位置
if arr[j] > arr[j + 1]:
arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]

flag = True
if not flag: # 此趟遍历未交换任何元素,直接跳出
break

return arr

def sortArray(self, nums: List[int]) -> List[int]:
return self.bubbleSort(nums)

def sortArray(self, nums):
return self.bubbleSort(nums)


print(Solution().sortArray([5, 2, 3, 6, 1, 4]))

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