Java实现冒泡排序与双向冒泡排序算法的代码示例

冒泡排序：
就是按索引逐次比较相邻的两个元素，如果大于/小于(取决于需要升序排还是降序排)，则置换，否则不做改变
这样一轮下来，比较了n-1次，n等于元素的个数；n-2, n-3 ... 一直到最后一轮，比较了1次
所以比较次数为递减：从n-1 到 1
那么总的比较次数为：1+2+3+...+(n-1),  以等差公式计算：(1+n-1)/2*(n-1) ==> n/2*(n-1) ==> (n^2-n) * 0.5
用大O表示算法的时间复杂度：O(n^2) ,  忽略了系数0.5和常数-n

public class BubbleSort {
  public static void main(String[] args) {
    int len = 10;
    int[] ary = new int[len];
    Random random = new Random();
    for (int j = 0; j < len; j++) {
      ary[j] = random.nextInt(1000);
    } 

    System.out.println("-------排序前------");
    for (int j = 0; j < ary.length; j++) {
      System.out.print(ary[j] + " ");
    }
    /*
     * 升序， Asc1和Asc2优化了内部循环的比较次数，比较好
     * 总的比较次数：
     *   Asc1、Asc2：(1+n-1)/2*(n-1) ==> n/2*(n-1) ==> n*(n-1)/2 ==>(n^2-n)/2
     *   Asc： n^2-n
     */
//   orderAsc(ary);
//   orderAsc2(ary);
    orderAsc1(ary); 

    //降序，只需要把判断大小于 置换一下 

  } 

  static void orderAsc(int[] ary) {
    int count = 0;//比较次数
    int len = ary.length;
    for (int j = 0; j < len; j++) {//外层固定循环次数
      for (int k = 0; k < len - 1; k++) {//内层固定循环次数
        if (ary[k] > ary[k + 1]) {
          ary[k] = ary[k + 1] + (ary[k + 1] = ary[k]) * 0;//一步交换
          /* 交换两个变量值
           * a=a+b
           * b=a-b
           * a=a-b
           */
        }
        count++;
      }
    }
    System.out.println("\n-----orderAsc升序排序后------次数：" + count);
    for (int j = 0; j < len; j++) {
      System.out.print(ary[j] + " ");
    }
  } 

  static void orderAsc1(int[] ary) {
    int count = 0;//比较次数
    int len = ary.length;
    for (int j = 0; j < len; j++) {//外层固定循环次数
      for (int k = len - 1; k > j; k--) {//内层从多到少递减比较次数
        if (ary[k] < ary[k - 1]) {
          ary[k] = ary[k - 1] + (ary[k - 1] = ary[k]) * 0;//一步交换
        }
        count++;
      }
    }
    System.out.println("\n-----orderAsc1升序排序后------次数：" + count);
    for (int j = 0; j < len; j++) {
      System.out.print(ary[j] + " ");
    }
  } 

  static void orderAsc2(int[] ary) {
    int count = 0;//比较次数
    int len = ary.length;
    for (int j = len - 1; j > 0; j--) {//外层固定循环次数
      /*
       * k < j; 总的比较次数=(n^2-n)/2
       */
      for (int k = 0; k < j; k++) {//内层从多到少递减比较次数
        if (ary[k] > ary[k + 1]) {
          ary[k] = ary[k + 1] + (ary[k + 1] = ary[k]) * 0;//一步交换
        }
        count++;
      }
    }
    System.out.println("\n-----orderAsc2升序排序后------次数：" + count);
    for (int j = 0; j < len; j++) {
      System.out.print(ary[j] + " ");
    }
  }
}

打印

-------排序前------
898 7 862 286 879 660 433 724 316 737
-----orderAsc1升序排序后------次数：45
7 286 316 433 660 724 737 862 879 898

双向冒泡排序
冒泡排序_鸡尾酒排序、就是双向冒泡排序。
此算法与冒泡排序的不同处在于排序时是以双向在序列中进行排序,外层比较左右边界l<r,
内层一个循环从左向右比，取高值置后；一个循环从右向左，取低值置前；
效率上，O(N^2), 不比普通的冒泡快

public class Bubble_CocktailSort {
  public static void main(String[] args) {
    int len = 10;
    int[] ary = new int[len];
    Random random = new Random();
    for (int j = 0; j < len; j++) {
      ary[j] = random.nextInt(1000);
    }
    /*
     * 交换次数最小也是1次，最大也是(n^2-n)/2次
     */
//   ary=new int[]{10,9,8,7,6,5,4,3,2,1}; //测试交换次数
//   ary=new int[]{1,2,3,4,5,6,7,8,10,9}; //测试交换次数
    System.out.println("-------排序前------");
    for (int j = 0; j < ary.length; j++) {
      System.out.print(ary[j] + " ");
    } 

    orderAsc1(ary);
//   orderAsc2(ary); 

    //降序，只需要把判断大小于 置换一下 

  } 

  static void orderAsc1(int[] ary) {
    int compareCount = 0;//比较次数
    int changeCount = 0;//交换次数
    int len = ary.length;
    int left = 0, right = len -1, tl, tr;
    while (left < right) {//外层固定循环次数
      tl = left + 1;
      tr = right - 1;
      for (int k = left; k < right; k++) {//内层从多到少递减比较次数, 从左向右
        if (ary[k] > ary[k + 1]) {//前大于后， 置换
          ary[k] = ary[k + 1] + (ary[k + 1] = ary[k]) * 0;//一步交换
          changeCount++;
          tr = k; //一轮中最后一比较的时候，将k所在索引赋给tr, tr表示以后比较的结束索引值, 从左向右比后，k表示左边的索引
        }
        compareCount++;
      }
      right = tr;
      for (int k = right; k > left; k--) {//内层从多到少递减比较次数, 从右向左
        if (ary[k] < ary[k - 1]) {//后小于前 置换
          ary[k] = ary[k - 1] + (ary[k - 1] = ary[k]) * 0;//一步交换
          changeCount++;
          tl = k; //一轮中最后一比较的时候，将k所在索引赋给tl, tl表示以后比较的开始索引值, 从向右向左比后，k表示右边的索引
        }
        compareCount++;
      }
      left = tl;
    }
    System.out.println("\n-----orderAsc1升序排序后------比较次数：" + compareCount + ", 交换次数：" + changeCount);
    for (int j = 0; j < len; j++) {
      System.out.print(ary[j] + " ");
    }
  } 

  //跟orderAsc1的思路没有区别
  static void orderAsc2(int[] ary) {
    int compareCount = 0;//比较次数
    int changeCount = 0;//交换次数
    int len = ary.length;
    int l = 0, r = len -1, tl, tr;
    for (; l < r; ) {//外层固定循环次数
      tl = l + 1;
      tr = r - 1;
      /*
       * 从左向右比，将大的移到后面
       */
      for (int k = l; k < r; k++) {
        if (ary[k] > ary[k + 1]) {
          int temp = ary[k] + ary[k + 1];
          ary[k + 1] = temp - ary[k + 1];
          ary[k] = temp - ary[k + 1];
          changeCount++;
          tr = k;
        }
        compareCount++;
      }
      r = tr;
      /*
       * 从右向左比，将小的移到前面
       */
      for (int k = r; k > l; k--) {
        if (ary[k] < ary[k - 1]) {
          int temp = ary[k] + ary[k - 1];
          ary[k - 1] = temp - ary[k - 1];
          ary[k] = temp - ary[k - 1];
          changeCount++;
          tl = k;
        }
        compareCount++;
      }
      l = tl;
    }
    System.out.println("\n-----orderAsc2升序排序后------比较次数：" + compareCount + ", 交换次数：" + changeCount);
    for (int j = 0; j < len; j++) {
      System.out.print(ary[j] + " ");
    }
  }
}

打印

-------排序前------
783 173 53 955 697 839 201 899 680 677
-----orderAsc1升序排序后------比较次数：34, 交换次数：22
53 173 201 677 680 697 783 839 899 955