圖文詳解之Java實現氣泡排序

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氣泡排序原理

1. 比較相鄰的兩個元素。如果第一個比第二個大則交換他們的位置(升序排列，降序則反過來)。

2. 從列表的開始一直到結尾，依次對每一對相鄰元素都進行比較。這樣，值最大的元素就通過交換「冒泡」到了列表的結尾，完成第一輪「冒泡」。

3. 重複上一步，繼續從列表開頭依次對相鄰元素進行比較。已經「冒泡」出來的元素不用比較(一直比較到結尾也可以，已經「冒泡」到後面的元素即使比較也不需要交換，不比較可以減少步驟)。

4. 繼續從列表開始進行比較，每輪比較會有一個元素「冒泡」成功。每輪需要比較的元素個數會遞減，一直到只剩一個元素沒有「冒泡」時(沒有任何一對元素需要比較)，則列表排序完成。

氣泡排序過程

以該一維陣列為例：

int[] array = new int[]{55,33,22,66,11};

第一輪冒泡

1. 圖①為第一輪"冒泡"中資料的起始順序柱形圖，只要滿足條件：「前一個元素比後一個元素大，則交換位置順序，否則不交換」。
2. array[0]=55 > array[1]=33，條件滿足，交換元素的位置順序，如圖②所示；
3. array[1]=55 > array[2]=22，條件滿足，交換元素的位置順序，如圖③所示；
4. array[2]=55 < array[3]=66，條件不滿足，不交換元素的位置順序，如圖③所示；
5. array[3]=66 > array[4]=11，條件滿足，交換元素的位置順序，如圖④所示；

第一輪"冒泡"演示如圖所示：

第二輪冒泡

1. 圖④為第二輪"冒泡"中資料的起始順序柱形圖；
2. array[0]33 > array[1]=22，條件滿足，交換元素的位置順序，如圖⑤所示；
3. array[1]33 < array[2]=55，條件不滿足，不交換元素的位置順序，如圖⑤所示；
4. array[2]55 > array[3]=11，條件滿足，交換元素的位置順序，如圖⑥所示；

第二輪"冒泡"演示如圖所示：

第三輪冒泡

1. 圖⑥為第三輪"冒泡"中資料的起始順序柱形圖；
2. array[0]=22 < array[1]=33，條件不滿足，不交換元素的位置順序，如圖⑥所示；
3. array[1]=33 > array[2]=11，條件滿足，交換元素的位置順序，如圖⑦所示；

第三輪"冒泡"演示如圖所示：

第四輪冒泡

1. 圖⑦為第四輪"冒泡"中資料的起始順序柱形圖；
2. array[0]=22 > array[1]=11，條件滿足，交換"22"和"11"的位置順序，如圖⑧所示；

第四輪"冒泡"演示如圖所示：

至此，對陣列的氣泡排序的過程就完成啦！

具體程式碼實現

BubbleSort類：

public class BubbleSort {
    public static void sort(int array[]) {
        //i表示第幾輪「冒泡」，j 表示「走訪」到的元素索引。
        // 每一輪「冒泡」中，j 需要從列表開頭「走訪」到 array.length - 1 的位置。
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {
                if (array[j] > array[j + 1]) {
                    int temp = array[j];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
    }}

TestMain類

import java.util.Arrays;public class TestMain {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[]{55, 33, 22, 66, 11};
        //輸出排序前的array陣列
        System.out.print("排序前：");
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        //呼叫BubbleSort類中的sort方法對array陣列進行排序
        BubbleSort.sort(array);
        //輸出氣泡排序後的array陣列
        System.out.print("排序後：");
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }}

執行結果如下：

排序前：[55, 33, 22, 66, 11]排序後：[11, 22, 33, 55, 66]

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