冒泡排序详解(C语言)

2023-11-13

对于刚入门学习编程的新手来说,冒泡排序应该是大家接触的第一个算法,由于刚接触编程不久,新手的思维还没有得到很好的开拓,冒泡排序在一开始对新手来说有些难理解,现在就让我们来看看新手如何更好的来理解冒泡排序算法。

 

冒泡排序的思路:

    假设数组有n个数组元素,采用冒泡排序对该数组进行排序。从下标为0开始(即数组的第一个元素)开始,比较相邻的两个元素的大小(和该元素的后一个数组元素进行比较大小),每次比较如果前面的元素大于后面的元素大于后面的元素,则交换这两个元素的值(即让数值大的元素到后面去,让它“沉底”)。第一层循环确定的是轮数,第二层循环是通过比较沉底一个数。

    第一轮:从下标为0的元素到下标为n-1的元素,依次比较相邻两个数组元素的大小,比较n-1次后(两个数需要比较1次,三个数需要比较2次,所以n个数需要比较n-1次),n个数中最大的一个数被交换到最后一个数的位置上,这样大的数“沉底”,小的数“浮起”。

    第二轮:仍然从下标为0的元素开始,到下标为n-2的数组元素为止(因为这时经过第一轮的比较和交换,数组n个数中最大的那个已经被放到了最后,即下标为n-1的位置上),对余下的n-1个数重复上述过程,比较n-2次后,将n个数中第二大的数交换到下标为n-2的位置上,即数组的导数第二个位置。

......

依次类推,重复以上过程n-1次(一轮就会“沉底”一个数,当总共有2个数时只需要“沉底”一个数顺序就确定了,另一个肯定是最小的,只需要进行(2-1)轮;当总共有三个数时需要“沉底”两个数顺序就确定了,需要进行(3-1)次;所以n个数进行(n-1)轮“沉底”就行了),分别将n个数中最大的数到第n-1大的数“沉底”到相应的位置上,则n个数全部排序完毕。

例如对于10,1,2,6,7,8,9,3,4,5这个序列来说,第一轮的排序结果如下所示:

冒泡排序的具体程序如下:

#include<stdio.h>
#define NUM 10
int main()
{
    int a[NUM];
    printf("input %d numbers:\n",NUM);
     for (int i=0; i<NUM; i++)
    {
        scanf("%d", &a[i]);//给数组赋值
    }
    for (int i=1; i<NUM; i++){//总共要进行NUM-1轮
        for (int j=0; j<NUM-i; j++){//这里NUM-i是指第i轮只要比较前NUM-i个数,因为之前每一轮都沉底了一个数,所以是NUM-i
            if(a[j] > a[j+1]){//每次和后一个位置比较大小,如果大于后一个数组元素的值,则交换两个数组元素的位置
                int temp = a[j];
                    a[j] = a[j+1];
                    a[j+1] = temp;

            }
        }
    }
printf("the sorted numbers:\n");
 for (int i=0; i<NUM; i++)
    printf("%d ", a[i]);//打印出排序好的数组的值
    return 0;
}

以上就是对数组里面n个元素进行升序排序的算法,如果需要进行降序排序,只需要将两个数组元素交换的判断条件由“>”改成“<”。

分析:上述排序算法存在的不足之处在于,对于已经排好序的序列仍然会进行下一次冒泡操作,尽管不会有任何的数据交换操作。为了避免不必要的操作,程序中设计一个标志变量flag,用于标记比较过程中是否发生了交换。在每趟交换前把flag置于0,发生了数据交换,就把变量flag的值置为1。在这一趟比较结束之后判断flag变量的值是否等于0,如果等于0,表示已经排好序了,可以退出排序过程了,否则继续进行下一趟比较。

 

改进后的冒泡排序:

#include<stdio.h>
#define NUM 10
int main()
{
    int a[NUM];
    int flag;
    printf("input %d numbers:\n", NUM);
     for (int i=0; i<NUM; i++)
    {
        scanf("%d", &a[i]);//给数组赋值
    }
    for(int i=1; i<NUM; i++){//总共要进行NUM-1轮
        flag = 0;//进行每一趟冒泡排序前将flag置为0
        for (int j=0; j<NUM-i; j++){
            if(a[j] > a[j+1]){//每次和后一个位置比较大小,如果大于后一个数组元素的值,则交换两个数组元素的位置
                int temp = a[j];
                    a[j] = a[j+1];
                  a[j+1] = temp;
                    flag = 1;//发生了交换则把flag置为1
            }
        }
        if (flag==0) break;//如果flag在进行完一趟冒泡排序后仍然为0,说明这趟冒泡排序没有任何交换操作,表示数组已经排好序了,没有必要进行接下来的冒泡排序了
    }
printf("the sorted numbers:\n");
 for (int i=0; i<NUM; i++)
    printf("%d ", a[i]);//打印出排序好的数组的值
    return 0;
}

这就是冒泡排序了,欢迎大家在评论区留下自己的见解。
 

 

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