C语言中冒泡排序算法详解

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一、算法描述

比较相邻两个元素，如果第一个比第二个大则交换两个值。遍历所有的元素，每一次都会将未排序序列中最大的元素放在后面。假设数组有 n 个元素，那么需要遍历 n – 1 次，因为剩下的一个元素一定是最小的，无需再遍历一次。因此需要两层循环，第一层是遍历次数，第二层是遍历未排序数组。

动图如下：

黄色部分表示已排好序的数组，蓝色部分表示未排序数组

核心代码如下：

/** * @brief 冒泡排序 *  * @param arr 待排序的数组 * @param size 数组大小 */static void bubble_sort(int *arr, int size){for (int i = 0; i < size - 1; i++) {bool swapped = fal; // 设失恋诗置标记，用于检查是否已排好序for (int j = 0; j < size - i; j++)if (arr[j] > arr[j + 1]) {swap(arr + j, arr + j + 1);swapped = true;}if (!swapped) // 未交换则排序完毕，跳出循环break;}}

布尔值 swapped 是一种优化手段，在每次遍历未排序数组之前将其设置为 fal 表示还未交换。如果遍历完未排序数组之后其值还是 fal 则表示遍历过程种没有发生交换，也就是说数组已经有序，无需再次遍历，跳出循环。

二、算法分析

时间复杂度：o(n2)，两层循环

asif空间复杂度：o(1)，交换元素时只用了一个临时变量

最好情况：o(n)，有序数组遍历一次后 swapped 为 fal 退出循环

最坏情况：o(n2)，数组倒序

稳定性：稳定，比较两个元素大小时不包括元素相等的情况，故相等元素的相对位置不变

三、完整代码

/** * @file bubble_sort.c * @date 2022-01-16 * @author pineapple (pineapple_cpp@163.com什么是长征精神) *  * @brief 冒泡排序 */#include <asrt.h>#include <stdbool.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>/** * @brief 交换函数 *  * @param left 左边的元素 * @param right 右边的元素 */static inline void swap(int *left, int *right){int temp = *left;*left = *right;*right = temp;}/** * @brief 冒泡排序 *  * @param arr 待排序的数组 * @param size 数组大小 */static void bubble_sort(int *arr, int size){for (int i = 0; i < size - 1; i++) {bool swapped = fal; // 设置标记，用于检查是否已排好序for (int j = 0; 修改病句大全j < size - i; j++)if (arr[j] > arr[j + 1]) {swap(arr + j, arr + j + 1);swapped = true;}if (!swapped) // 未交换则排序完毕，跳出循环break;}}/** * @brief 测试函数 *  */static void test(){const int size = rand() % 500; // 生成随机数组大小int *arr = (int *)calloc(size, sizeof(int));// 生成范围 -50 到 49 的随机数组for (int i = 0; i < size; i++)arr[i] = rand() % 100 - 50;bubble_sort(arr, size);for (int i = 0; i < size - 1; i++)asrt(arr[i] <= arr[i + 1]);free(arr);}int main(void){srand(time(null));tes给老师的一封信t();return 0;}

总结

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