巧借C++算法实现冒泡排序算法

2023-12-05

引言

作为计算机专业出身的开发者，以及从事软件开发相关的小伙伴，想必对C++语言并不陌生，它是一门非常厉害的编程语言，不仅是基于程序底层的语言，而且是一个“钱途无量”的语言，个人觉得学好C++的小伙伴都有很不错的发展（仅个人观点，勿喷）。同时，C++语言的语法也是非常经典的，而且是用它也可以实现很多经典算法，比如冒泡排序，大家也知道冒泡排序是一种简单但有效的排序算法，它通过多次比较和交换相邻元素的方式将序列排序。所以本文，就来简单分享一下使用C++语言来实现冒泡排序算法，也会介绍其原理和实现步骤，通过学习和理解冒泡排序算法，我们可以加深对排序算法的理解和应用。

冒泡排序算法原理

再来回顾一下冒泡排序这款经典算法的原理，冒泡排序算法的核心思想是通过多次遍历待排序序列，每次比较相邻的两个元素，如果它们的顺序不正确，则交换它们的位置。通过不断地比较和交换，将最大（或最小）的元素逐渐“冒泡”到序列的末尾（或开头），从而实现排序的目的。具体原理流程图如下所示：

具体实现步骤

接下来看看核心的实现步骤，其实借助C++语言实现冒泡排序的步骤只需五步，具体使用C++语言实现冒泡排序的步骤如下所示：

首先需要定义一个待排序的数组，并确定数组的长度；
然后使用两层嵌套循环，外层循环控制遍历的轮数，内层循环用于比较相邻元素并进行交换；
接着在内层循环中，比较当前元素和下一个元素的大小关系，如果当前元素大于下一个元素，则交换它们的位置；
紧接着在每完成一轮内层循环，最大（或最小）的元素都会“冒泡”到序列的末尾（或开头）；
最后，外层循环重复执行，直到所有元素都排序完成。

示例代码

通过上面关于C++语言实现冒泡排序的核心步骤介绍，可以看出来非常简单，那么接下来就分享一下通过C++语言实现冒泡排序的具体实现代码，使用C++语言实现冒泡排序的具体代码示例如下所示：

#include <iostream>
using namespace std;

void bubbleSort(int arr[], int n) {
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                // 交换相邻元素的位置
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

int main() {
    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    
    cout << "排序前的数组：";
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    
    bubbleSort(arr, n);
    
    cout << "\n排序后的数组：";
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    
    return 0;
}

通过上面具体代码，直接运行，会看到以下输出结果：

排序前的数组：64 34 25 12 22 11 90

排序后的数组：11 12 22 25 34 64 90

通过控制台输出的结果如下所示：

上面就是冒泡排序算法对给定数组进行排序后的结果，初始数组为{64, 34, 25, 12, 22, 11, 90}，经过冒泡排序算法的处理，最终得到的排序后的数组为{11, 12, 22, 25, 34, 64, 90}。不难看到，所有元素都按照从小到大的顺序排列，这证明代码的冒泡排序算法成功地对数组进行了排序，是成功的。

时间复杂度和稳定性

再来分享一下冒泡排序的时间复杂度和稳定性相关的内容，看到这里，想必C++领域大佬会会心一笑，因为这对C++大佬来说是非常easy的知识范畴，因为冒泡排序算法的时间复杂度是O(n^2)，其中n是待排序序列的长度，再加上冒泡排序算法每次只交换相邻元素，所以冒泡排序是一种稳定的排序算法，相等元素的相对位置在排序后都不会改变，这是一个非常棒的优点。

优化可能性

再来聊一个比较有深度的话题，关于C++实现冒泡排序的优化。虽然冒泡排序算法简单易懂，但在实际应用中，它的效率相对较低，尤其是对于大规模的数据排序，冒泡排序的性能不够理想，甚至性能较差。所以，需要开发者在使用C++实现冒泡排序的时候需要留意优化，比较常见的优化方式有很多，比如通过设置标志位来判断是否发生交换，如果某一轮内层循环没有发生交换，则说明序列已经有序，可以提前结束排序过程，这样就大大节省了处理的流程步骤，相当于优化了操作过程。

结束语

通过本文的介绍分享，以及具体实际示例的演示，尤其是通过使用C++语言实现冒泡排序算法，以及其原理、实现步骤和优化方法等，想必读者都已经掌握C++来实现冒泡排序的步骤了吧。而且应该大家也学到了冒泡排序是一种简单但有效的排序算法，尤其是它的原理，通过多次比较和交换相邻元素的方式实现序列的排序，经过学习冒泡排序算法，我们可以深入理解排序算法的工作原理，并在实际应用中灵活运用。与此同时，本文只是做了简单的关于C++来实现冒泡排序的实现及原理介绍，也希望C++相关领域大佬放过，且高手请飘过。最后，大家在实际开发中使用冒泡排序的时候一定要结合实际情况，有所选择性来看，尤其是对于大规模数据的排序，我们也可以考虑其他更高效的排序算法来提升排序的速度和性能，也不是所有情况都适合使用冒泡排序的，切记！

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