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冒泡排序及冒泡排序的兩種最佳化

高洛峰
發布: 2016-12-19 13:39:57
原創
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      冒泡排序(bubble sort)演算法的運作如下:從前往後一次比較相鄰的兩個元素,如果第二個比第一個元素小,則交換這兩個元素,一直到與最後一個元素比較完成,這樣最大的元素就放到了最後;這樣重複比較(n-1)次即可完成排序。

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      快速排序(quicksort)演算法(冒泡排序的最佳化):

1)設定兩個變數i、j,排序開始的時候:i=0,j=N-1;

2)以第一個陣列元素作為關鍵數據,賦值給key,即key=A[0];

3)從j開始向前搜索,即從後開始向前搜尋(j--),找到第一個小於key的值A[j],將A[j]和A[i]互換;

4)從i開始向後搜索,即由前開始向後搜索(i++),找到第一個大於key的A[i],將A[i]和A[j]互換;

5)重複第3、4步,直到i=j;(3,4步中,沒找到符合條件的值,即3中A[j]不小於key,4中A[i]不大於key的時候改變j、i的值,使得j=j-1,i=i+1,直到找到為止。條件的值,進行交換的時候i, j指針位置不變。

                                                                                                         

      設置標誌位(sign)(冒泡排序的另一種優化方法)每一趟比較完成後,看元素是否進行交換,如果有,則繼續下一次循環,如果沒有則結束循環。

 

    「設定標誌位元」此方法沒有「快速排序演算法」效率高。

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 C語言代碼如下:

/*
** bubble sort
*/ 
void bubble_sort(int *str, int size)
{
     int i = 0, j = 0;
     int tmp = 0;
      
     /*
     ** 进行size-1趟排序;
     */
     for (i = 0; i < size - 1; i++)
     {
         /*
         ** 每排序一趟,将最大的元素沉底。下一趟少比较i次;
         */
 
          for (j = 0; j < size - 1 - i; j++)       
          {
               if (str[j] > str[j + 1])
               {
                    tmp = str[j];
                    str[j] = str[j + 1];
                    str[j + 1] = tmp;
               }
          }
 
     }
}
 
/*
** 优化一:设置一个标志位sign的bubble sort;
*/
 void bubble_sort(int *str, int size)
{
     int i = 0, j = 0;
     int tmp = 0, sign = 0;
      
     for (i = 0; i < size - 1; i++)
     {
          /*
          ** 每趟排序前将sign置为0,如果相邻元素进行了交换则sign>1;
          ** 否则,sign==0,没有进行交换,排序完成,跳出循环;
          */
          flag = 0;
          for (j = 0; j < size - 1 - i; j++)
          {
               if (str[j] > str[j + 1])
               {
                    tmp = str[j];
                    str[j] = str[j + 1];
                    str[j + 1] = tmp;
                    sign++;
               }
          }
          if (0 == sign)
          break;
     }
}
 
 
/*
** 优化二:quick sort;
*/
void quicksort(int *str, int left, int right)
{
     assert(str);
      
     /*
     **如果左边大于或等于右边,则该数组已经排序完成;
     */
     if (left >= right)
     {
          return;
     }
      
     int i = left;
     int j = right;
     int key = str[left];
      
     /*
     **当i=j时,一趟排序完成,将所有数分为一大一小两组;
     */
     while (i < j)
     {
          /*
          **第一次从后向前遍历,遇到第一个比key小的交换两数位置;
          */
          while ((i < j) && (key <= str[j]))
          {
               j--;
          }
          str[i] = str[j];
           
          /*
          **第二次从前向后遍历,遇到第一个比key大的交换两数位置;
          */
          while ((i < j) && (key >= str[i]))
          {
               i++;
          }
          str[j] = str[i];
     }
      
     str[i] = key;
     /*
     **递归调用,完成左、右子序列的排序;
     */
     quicksort(str, left, i - 1);
     quicksort(str, i + 1, right);
}
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當n較大,則應採用時間複雜度為O(nlog2n)的排序方法:快速排序、堆或歸序。

快速排序:是目前基於比較的內部排序中被認為是最好的方法,當待排序的關鍵字是隨機分佈時,快速排序的平均時間最短;



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