冒泡排序及冒泡排序的兩種最佳化

      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);
}

       

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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