【python】【排序】冒泡排序

75 阅读 0 评论 50 点赞

我是靠谱客的博主冷静微笑，最近开发中收集的这篇文章主要介绍【python】【排序】冒泡排序，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

一、什么是冒泡排序

冒泡排序是一种简单的排序算法，它也是一种稳定排序算法。其实现原理是重复扫描待排序序列，并比较每一对相邻的元素，当该对元素顺序不正确时进行交换。一直重复这个过程，直到没有任何两个相邻的元素可以交换，就表明完成了排序。

一般情况下，称某个排序算法稳定，指的是当待排序序列中有相同的元素时，它们的相应位置在排序后不会发生改变。

二、示例

假设待排序序列为 (5,1,4,2,8)，如果采用冒泡排序对其进行升序（由小到大）排序，则整个排序过程如下所示：

第一轮排序，此时整个序列中的元素都位于待排序序列，依次扫描每对相邻的元素，并对顺序不正确的元素对交换位置，整个过程如图 1 所示。

从图 1 可以看到，经过第一轮冒泡排序，从待排序序列中找出了最大数 8，并将其放到了待排序序列的尾部，并入已排序序列中。
第二轮排序，此时待排序序列只包含前 4 个元素，依次扫描每对相邻元素，对顺序不正确的元素对交换位置，整个过程如图 2 所示。
第三轮排序，此时待排序序列包含前 3 个元素，依次扫描每对相邻元素，对顺序不正确的元素对交换位置，整个过程如图 3 所示。
经过本轮冒泡排序，从待排序序列中找出了最大数 4，并将其放到了待排序序列的尾部，并入已排序序列中。
第四轮排序，此时待排序序列包含前 2 个元素，对其进行冒泡排序的整个过程如图 4 所示。
经过本轮冒泡排序，从待排序序列中找出了最大数 2，并将其放到了待排序序列的尾部，并入已排序序列中。
当进行第五轮冒泡排序时，由于待排序序列中仅剩 1 个元素，无论再进行相邻元素的比较，因此直接将其并入已排序序列中，此时的序列就认定为已排序好的序列（如图 5 所示）。
**

三、冒泡排序的实现代码(python)

def mao_pao(num_list):
    num_len = len(num_list)
    # 控制循环的次数
    for j in range(num_len):
    	# 添加标记位 用于优化(如果没有交换表示有序,结束循环)
    	sign = False 
        # 内循环每次将最大值放在最右边
        for i in range(num_len - 1 - j):
            if a[i] > a[i+1]:
                a[i], a[i+1] = a[i+1], a[i]
				sign = True
			
		# 如果没有交换说明列表已经有序，结束循环
		if not sign:
			break
if __name__ == '__main__':
    a = [1, 3, 4, 2, 6, 9, 12, 3, 22]
    mao_pao(a)
    print(a)

四、时间复杂度和空间复杂度

我们按两种情况来分:
如果我们的顺序是正序，即最理想的一种情况，只需走一遍即可完成排序,所需的比较次数C和记录移动次数M均达到最小值，即：Cmin=n-1;Mmin=0;所以，冒泡排序最好的时间复杂度为O(n)。
如果很不幸我们的数据是反序的，则需要进行n-1趟排序。每趟排序要进行n-i次比较(1≤i≤n-1)，且每次比较都必须移动记录三次来达到交换记录位置。在这种情况下，比较和移动次数均达到最大值：（等差数列求和）
在这里插入图片描述
时间复杂度:

冒泡排序的最好时间复杂度为：O(n)，示例[1,2,3,4,5]
最差的时间复杂度为: O(n^2）示例: [5,4,3,2,1]

五：冒泡排序练习题

练习1：列表中字符串的长度，从小到大冒泡排序

输入：[‘dii’, ‘eowojsns’, ‘ueueu’, ‘iwjsjdjn’, ‘a’, ‘dujejenebisis’]
输出：[‘a’, ‘dii’, ‘ueueu’, ‘eowojsns’, ‘iwjsjdjn’, ‘dujejenebisis’]

list02 = ['dii', 'eowojsns', 'ueueu', 'iwjsjdjn', 'a', 'dujejenebisis']
for i in range(len(list02) - 1):
    for j in range(len(list02) - 1 - i):
        if len(list02[j]) > len(list02[j + 1]):  # len()元素的长度
            list02[j], list02[j + 1] = list02[j + 1], list02[j]

print(list02)

练习2：随机生成0～100之间的10个数，从小到大冒泡排序

import random

number = range(0, 101)
numbers = random.sample(number, 10)  # 序列的形式输出，每个元素都是单独的元素
for i in range(len(numbers) - 1):
    for j in range(len(numbers) - 1 - i):
        if numbers[j] > numbers[j + 1]:
            numbers[j], numbers[j + 1] = numbers[j + 1], numbers[j]

print(numbers)

练习3：
【题目描述】
在一个旧式的火车站旁边有一座桥，其桥面可以绕河中心的桥墩水平旋转。一个车站的职工发现桥的长度最多能容纳两节车厢，如果将桥旋转 180 度，则可以把相邻两节车厢的位置交换，用这种方法可以重新排列车厢的顺序。于是他就负责用这座桥将进站的车厢按车厢号从小到大排列。他退休后，火车站决定将这一工作自动化，其中一项重要的工作是编一个程序，输入初始的车厢顺序，计算最少用多少步就能将车厢排序。
【输入格式】
共两行。
车厢总数N，N<=10000
第二行是 N 个不同的数表示初始的车厢顺序。
【输出格式】
一个整数，最少的旋转次数。
【输入输出样例】
输入样例#1：
4
4 3 2 1

输出样例#1：
6

【题解分析】
不难看出，这题要用冒泡排序来求解。

我们每交换一次，Ans++，表示旋转次数++。这题就迎刃而解了。

【C++代码样例】

#include<iostream>
using namespace std;
int n,a[10001],Ans=0;
bool v=0;
void swap(int &a,int &b)
{
	int t=a;
	a=b;
	b=t;
}
int main()
{ 
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++)
		cin>>a[i];
	for(int i=n;i>1;i--){
		v=0;
		for(int j=1;j<i;j++)
			if(a[j]>a[j+1]){
				swap(a[j],a[j+1]);
				v=1;
				Ans++;
			}
		if(!v)
			break; 
	}
	cout<<Ans<<endl;
	return 0;
}