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【Java】使用 Java 语言实现一个冒泡排序

大家好,我是全栈小5,欢迎阅读小5的系列文章。
这是《Java》系列文章,每篇文章将以博主理解的角度展开讲解,
特别是针对知识点的概念进行叙说,大部分文章将会对这些概念进行实际例子验证,以此达到加深对知识点的理解和掌握。
温馨提示:博主能力有限,理解水平有限,若有不对之处望指正!

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前言

上一篇文章已经学习了,如何使用IDE集成开发工具编写Java代码,并输出了一段Hello World的代码。
本篇文章将通过IDE使用 Java 语言实现一个冒泡排序。

冒泡排序介绍

冒泡排序也是一种简单直观的排序算法。
冒泡排序的基本思想是多次遍历要排序的数组,每次比较相邻的元素,如果顺序不对就交换它们的位置,一次遍历会将一个最大(或最小)的元素"冒泡"到数组的末尾(或开头)。
通过多次遍历,直到没有任何元素需要交换,整个数组就排序完成了。

通俗理解

当你需要对一组数字进行排序时,冒泡排序就像是在一个装有很多颜色不同的气泡的水槽里,不断地把气泡按照大小顺序排列。
在这个简单的排序算法中,我们会从数组的开头开始,比较相邻的两个数字,如果前一个数字比后一个数字大,就把它们交换位置。
这样,每一轮比较,都会让一个最大的数字“冒泡”到当前尚未排序的部分的末尾。
举个例子,假设我们有一组数字:3, 38, 5, 44, 15, 47, 36, 26, 27, 2, 46, 4, 19, 50, 48。

下面是冒泡排序的执行过程:
1.第一轮比较后,最大的数字 50 被冒泡到了数组末尾,数组变为:3, 5, 38, 15, 44, 36, 26, 27, 2, 46, 4, 19, 47, 48, 50

2.第二轮比较后,第二大的数字 48 被冒泡到了倒数第二的位置,数组变为:3, 5, 15, 38, 36, 26, 27, 2, 44, 4, 19, 46, 47, 48, 50

3.经过多轮比较和交换后,所有数字按照从小到大的顺序排列完成。

代码实现

冒泡排序的 Java 代码

public class BubbleSortExample {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {3, 38, 5, 44, 15, 47, 36, 26, 27, 2, 46, 4, 19, 50, 48};

        System.out.println("排序前数组:");
        printArray(array);

        bubbleSort(array);

        System.out.println("\n排序后数组:");
        printArray(array);
    }

    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        int n = arr.length;
        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    // 交换 arr[j] 和 arr[j+1]
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
    }

    public static void printArray(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }
}

效果
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动图演示

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冒泡降序排序

冒泡排序的默认排序方式是升序排序。
在冒泡排序算法中,数组中相邻的元素会进行比较,如果顺序不对则进行交换,每一轮排序都会将当前最大(或最小)的元素放到正确的位置上,最终实现整个数组的升序排序。
如果要将冒泡排序改为降序排序,只需在比较大小的地方做相应修改即可,如将大于号(>)改为小于号(<)

public class BubbleSortExample {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {3, 38, 5, 44, 15, 47, 36, 26, 27, 2, 46, 4, 19, 50, 48};

        System.out.println("排序前数组:");
        printArray(array);

        bubbleSort(array);

        System.out.println("\n排序后数组:");
        printArray(array);
    }

    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        int n = arr.length;
        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
                if (arr[j] < arr[j + 1]) {  // 修改此处实现降序排序
                    // 交换 arr[j] 和 arr[j+1]
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
    }

    public static void printArray(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }
}

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常见排序算法

以下是 Java 中常见的几种排序算法及简单描述:
1.冒泡排序(Bubble Sort)

  • 算法思想:通过交换相邻的元素进行比较和排序,每一轮将未排序部分中最大(或最小)的元素沉到底部。
  • 时间复杂度:平均情况和最坏情况下的时间复杂度均为 O(n^2)。
  • 适用场景:适用于数据量较小的情况。

2.选择排序(Selection Sort)

  • 算法思想:每一次遍历找到未排序部分中的最小(或最大)元素,放到已排序部分的末尾。
  • 时间复杂度:平均情况和最坏情况下的时间复杂度均为 O(n^2)。
  • 适用场景:适用于数据量较小的情况。

3.插入排序(Insertion Sort)

  • 算法思想:将数组分为已排序部分和未排序部分,依次将未排序部分的元素插入到已排序部分的合适位置。
  • 时间复杂度:平均情况和最坏情况下的时间复杂度均为 O(n^2)。
  • 适用场景:适用于部分有序的情况,数据量不大的情况。

4.快速排序(Quick Sort)

  • 算法思想:通过选择一个基准元素,将数组分为比基准小和比基准大的两部分,递归地对两部分进行排序。
  • 时间复杂度:平均情况下的时间复杂度为 O(nlogn),最坏情况下为 O(n^2)。
  • 适用场景:适用于大规模数据的排序,性能较好。

5.归并排序(Merge Sort)

  • 算法思想:将数组递归地分成两部分,分别排序后合并,最终得到有序数组。
  • 时间复杂度:最坏情况下的时间复杂度为 O(nlogn)。
  • 适用场景:适用于对链表以及数组等数据结构进行排序。

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