冒泡排序 (Bubble Sort)

冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地遍历要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就交换它们。

算法原理

冒泡排序的基本思想是：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把它们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。

时间复杂度

O(n²)

空间复杂度

O(1)

稳定性

稳定

算法步骤

  1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换它们两个
  2. 对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数
  3. 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个
  4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较

代码实现

public class BubbleSort {
    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        int n = arr.length;
        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
            // 标记是否发生了交换，如果没有发生交换，说明数组已经有序
            boolean swapped = false;
            for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    // 交换元素
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                    swapped = true;
                }
            }
            // 如果没有发生交换，提前结束排序
            if (!swapped) {
                break;
            }
        }
    }

    // 测试方法
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
        System.out.println("排序前:");
        printArray(arr);

        bubbleSort(arr);

        System.out.println("排序后:");
        printArray(arr);
    }

    static void printArray(int[] arr) {
        for (int value : arr) {
            System.out.print(value + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

应用场景

优缺点

优点

  • 实现简单，容易理解和编程
  • 稳定排序算法
  • 原地排序算法，空间复杂度低
  • 能检测数组是否已经排好序

缺点

  • 时间复杂度高，大数据集性能差
  • 比较和交换次数较多

算法可视化演示