数据结构-经典排序算法：冒泡排序-白话文详解和c/c++代码实现_数据结构冒泡排序的算法实现

引言：

创造排序算法的先驱们真的是让人佩服，设计的太巧妙了。今天来讲一下冒泡排序，既是加深理解，也是一种分享。

思想：

冒泡排序是这样的，假如我当前有一个数组[x1,x2,x3,...,xn]，这n个数是无序的，那么我要对该数组进行排序的话，假如要将该数组进行升序，我每一次都能从前往后（或从后往前）确定一个元素xi的具体位置，排在元素xi之前的元素都要比它小，它之后的元素都比它大，具体是先确定正数第一个位置还是倒数第一个位置，改变循环条件即可。这样讲可能有点抽象，那我们举个例子，逐步讲解冒泡排序的思想：

声明一个包含有8个元素的数组a[7]，数组下标从0开始，所以这里为7时代表的第八个元素：

目标：

对该数组a[8]进行升序排序，即小的排在前面，大的排在后面。

解决思路：

先假设a[i]为我当前这一轮得出来的最小元素值的存储位置，a[j]和a[j-1]为当前两个元素作比较。

比如我当前开始遍历第一轮，确定一个最小值，并把它存在数组的第一个位置，i=0，即a[0]这个位置。

如何确定最小值？我从该数组的最后一个位置开始往前遍历作两两比较,遍历到当前存储最小值位置的下一个位置，第一轮比较具体到我的数组则是，a[7]与a[6]比较一次，a[6]与a[5]比较一次，a[5]与a[4]比较一次，...，a[1]与a[0]比较一次，在进行a[1]与a[0]比较的时候，如果a[1]小于a[0]，则交换他们两个位置，否则不交换，此时a[0]存储的就是这一轮两两比较中的最小值；即我把j=7遍历到j=1；

因为a[0]已经存储了当前的最小值，所以下一轮的最小值应该存储在a[1]中，即i=1；下一轮开始：我依然从该数组的最后一个位置开始往前遍历作两两比较，只不过这一轮我只从后往前遍历到a[2]，也就是a[7]与a[6]比较一次，a[6]与a[5]比较一次，a[5]与a[4]比较一次，...，a[2]与a[1]比较一次，不需要再进行a[1]与a[0]比较，因为a[0]已经存储了上一轮整个数组的最小值，现在的a[1]存储第二小值。

下一轮。。。，对于我声明的数组，循环遍历直到i=6即可，也是就数组长度减1的地方为最后一轮，因为当i=[6]的时候，我后面只剩一个元素i=7，这两个元素比较一次就可以确定这两个元素的最终位置了。

把思路演示出来看一下，记着目标是升序数组：

元素组a[7]：

(1)、当i=0，j=7时，a[7]=5，a[6]=7，a[7]<a[6]，交换位置，a[6]=5，a[7]=7。

(2)、当i=0，j=6时，a[6]=5，a[5]=8，a[6]<a[5]，交换位置，a[6]=8，a[5]=5。

(3)、当i=0，j=5时，a[5]=5，a[4]=6，a[5]<a[4]，交换位置，a[5]=6，a[4]=5。

(4)、当i=0，j=4时，a[4]=5，a[3]=4，a[4]>a[3]，不交换位置。

(5)、当i=0，j=3时，a[3]=4，a[2]=3，a[3]>a[2]，不交换位置。

(6)、当i=0，j=2时，a[2]=3，a[1]=9，a[2]<a[1]，交换位置，a[2]=9，a[1]=3。

(7)、当i=0，j=1时，a[1]=3，a[0]=2，a[2]>a[1]，不交换位置。

以上就是一轮完整的遍历。接下来就是(i=1,j=7,6,5,4,3,2)，(i=2,j=7,6,5,4,3)，(i=3,j=7,6,5,4)，(i=4,j=7,6,5)，(i=5,j=7,6)，(i=6,j=7)，大家可以手推导加深理解。

第二部分：用数据结构来实现冒泡排序：

1. 声明一个结构体，结构体中声明一个数组，再声明一个当前数数组长度，其中数组最大存储空间可以用关键字define来定义一个常量。

#include <iostream>
#define MaxSize 10
using namespace std;
typedef struct
{
    int data[MaxSize];
    int length;
}Sqlist;

2. 由于在遍历数组的过程中需要进行两个数组的交换，所以可以定义一个函数，用于实现数组中的两个数的交换。

void swap(Sqlist *L, int j)
{
    int temp = L->data[j];
    L->data[j] = L->data[j-1];
    L->data[j-1] = temp;
}

3. 将排序过程单独定义成一个函数，这个函数是实现排序的核心。

void maopao(Sqlist *L)
{
// i是从前往后遍历，遍历到倒数第二个位置
    for(int i=0;i<L->length-1;i++)
    {
// flag用于标志，当前一轮如果没有进行位置交换，说明已经排好序，不需要继续遍历比较，结束函数
        bool flag = false;
// j是从后往前遍历，从最后一个元素开始，比较j和j-1元素的大小，每一轮都遍历到i+1这个位置，因为i之前说的元素都已经有序
        for(int j=L->length-1;j>i;j--)
        {
            if(L->data[j] < L->data[j-1])
            {
// 交换两个元素的位置，调用上面声明的swap函数
                swap(L, j);
                flag=true;
            }
        }
        if(flag==false)
        {
            return;
        }
    }
    return;
}

4. 主函数用于定义结构体数组中的元素以及长度，然后调用排序函数。

int main()
{
    Sqlist *L;
    L->length=8;
    L->data[0] = 2;
    L->data[1] = 9;
    L->data[2] = 3;
    L->data[3] = 4;
    L->data[4] = 6;
    L->data[5] = 8;
    L->data[6] = 7;
    L->data[7] = 5;
    maopao(L);
    for(int i = 0; i<L->length; i++)
    {
        cout<<"L->data["<<i<<"]="<<L->data[i]<<endl;
    }
 
    return 0;
}

5. 运行结果如图所示：

完整代码如下：

#include <iostream>
#define MaxSize 10
using namespace std;
typedef struct
{
    int data[MaxSize];
    int length;
}Sqlist;
void swap(Sqlist *L, int j)
{
    int temp = L->data[j];
    L->data[j] = L->data[j-1];
    L->data[j-1] = temp;
}
void swap1(Sqlist *L, int i, int j)
{
    int temp;
    temp = L->data[i];
    L->data[i] = L->data[j];
    L->data[j] = temp;
}
// 冒泡排序
void maopao(Sqlist *L)
{
    for(int i=0;i<L->length-1;i++)
    {
        bool flag = false;
        for(int j=L->length-1;j>i;j--)
        {
            if(L->data[j] < L->data[j-1])
            {
                swap(L, j);
                flag=true;
            }
        }
        if(flag==false)
        {
            return;
        }
    }
    return;
}
int main()
{
    Sqlist *L;
    L->length=8;
    L->data[0] = 2;
    L->data[1] = 9;
    L->data[2] = 3;
    L->data[3] = 4;
    L->data[4] = 6;
    L->data[5] = 8;
    L->data[6] = 7;
    L->data[7] = 5;
    maopao(L);
    for(int i = 0; i<L->length; i++)
    {
        cout<<"L->data["<<i<<"]="<<L->data[i]<<endl;
    }
 
    return 0;
}

总结：冒泡排序是一个比较基础的排序，其运行时间复杂度最好为数组有序的情况，比较n-1次即可，最坏为数组反序的情况，比较n（n-1）/2，即时间复杂度为n的平方。

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