python冒泡法排序算法 python中的冒泡排序法

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lemon 2023-08-10 22:27:52

文章标签 python冒泡法排序算法 chatgpt 人工智能计算机冒泡排序 文章分类 Python 后端开发

Python 冒泡排序

简介

冒泡排序（Bubble Sort）是一种基本的排序算法，它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就交换位置。重复地进行这样的步骤直至整个序列有序。

冒泡排序的时间复杂度为O(n^2)，因此它不适用于大规模数据的排序。但是由于它简单易懂，可以用来介绍排序算法的基本思想和实现方法，并且在某些小规模数据的排序中也是可以使用的。

实现

冒泡排序的主要思想是通过不断交换相邻的元素，把最大的元素逐步“冒泡”到最后，而最小的元素则逐步“浮”到最前面。下面是Python的冒泡排序实现：

def bubble_sort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n):
        for j in range(0, n-i-1):
            if arr[j] > arr[j+1]:
                arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]

可以看到，代码中通过两层循环来实现冒泡排序。外层循环用于控制排序的轮数，内层循环则用于逐个比较相邻元素并交换位置。

优化

尽管冒泡排序是一种基本的排序算法，但是它的时间复杂度比较高。在实际应用中，我们可以通过一些优化策略来改善它的性能。下面介绍两种常见的优化策略。

标记优化

在冒泡排序的过程中，如果某一轮没有进行任何交换，说明序列已经有序，可以直接跳出循环。我们可以使用一个标记来记录这个状态，从而避免无效的比较和交换。

优化后的代码如下：

def bubble_sort_v2(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n):
        flag = False
        for j in range(0, n-i-1):
            if arr[j] > arr[j+1]:
                arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
                flag = True
        if not flag:
            break

区间优化

在冒泡排序的过程中，每一轮都会将当前未排序区间的最大元素“冒泡”到数组末尾。因此，我们可以记录每一次交换的位置，来优化冒泡排序的区间。

优化后的代码如下：

def bubble_sort_v3(arr):
    n = len(arr)
    k = n-1  # 初始化交换位置
    for i in range(n):
        flag = False
        for j in range(0, k):
            if arr[j] > arr[j+1]:
                arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
                k = j  # 记录交换位置
                flag = True
        if not flag:
            break