冒泡排序的原理及java代码实现

概述

冒泡排序是一种简单的排序算法。它重复地走访要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的开始。

简单点说，就是：

冒泡排序是將比較大的數字沉在数组的后面（可以理解为下面），较小的浮在前面（上面）。

直观释义图：

步骤

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。
针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。
实例

原始数据：

3 5 2 6 2
第一轮

比较 3 和 5，5 大于 3 ，不需交换
3 5 2 6 2
继续比较 5 和 2，5 大于 2，交换位置
3 2 5 6 2
继续比较 5 和 6，6 大于 5，不需交换
3 2 5 6 2
继续比较 6 和 2，6 大于 2，交换位置
3 2 5 2 6
6 下沉到最后，两个2都分别向上（前）冒出。

第二轮

比较 3 和 2， 3 大于 2，交换位置
2 3 5 2 6
比较 3 和 5， 5 大于 3，不需交换
2 3 5 2 6
比较 5 和 2， 5 大于 2，交换位置
2 3 2 5 6
不需比较 5 和 6

第三轮

比较 2 和 3， 3 大于 2，不需交换
2 3 2 5 6
比较 3 和 2， 3 大于 2，交换位置
2 2 3 5 6
不需比较了

第四轮

比较 2 和 2，不需交换
2 2 3 5 6

四轮结束

2 2 3 5 6

代码实现(Java)

package com.coder4j.main.arithmetic.sorting;

public class Bubble {

  /**
   * 冒泡排序
   *
   * @param array
   * @return
   */
  public static int[] sort(int[] array) {
    int temp;
    // 第一层循环表明比较的轮数, 比如 length 个元素,比较轮数为 length-1 次（不需和自己比）
    for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
      System.out.println("第" + (i + 1) + "轮开始");
      // 第二层循环，每相邻的两个比较一次，次数随着轮数的增加不断减少，每轮确定一个最大的，不需比较那个最大的
      for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {
        if (array[j + 1] < array[j]) {
          temp = array[j];
          array[j] = array[j + 1];
          array[j + 1] = temp;
        }
        System.out.println("第" + (i + 1) + "轮，第" + (j + 1) + "次比较：");
        for (int k : array) {
          System.out.print(k + " ");
        }
        System.out.println();
      }
      System.out.println("结果：");
      for (int k : array) {
        System.out.print(k + " ");
      }
      System.out.println();
    }
    return array;
  }

  public static void main(String[] args) {
    int[] array = { 3, 5, 2, 6, 2 };
    int[] sorted = sort(array);
    System.out.println("最终结果");
    for (int i : sorted) {
      System.out.print(i + " ");
    }
  }

}

测试输出结果：

第1轮开始
第1轮，第1次比较：
3 5 2 6 2
第1轮，第2次比较：
3 2 5 6 2
第1轮，第3次比较：
3 2 5 6 2
第1轮，第4次比较：
3 2 5 2 6
结果：
3 2 5 2 6
第2轮开始
第2轮，第1次比较：
2 3 5 2 6
第2轮，第2次比较：
2 3 5 2 6
第2轮，第3次比较：
2 3 2 5 6
结果：
2 3 2 5 6
第3轮开始
第3轮，第1次比较：
2 3 2 5 6
第3轮，第2次比较：
2 2 3 5 6
结果：
2 2 3 5 6
第4轮开始
第4轮，第1次比较：
2 2 3 5 6
结果：
2 2 3 5 6
最终结果
2 2 3 5 6

经测试，与实例中结果一致。