数据结构与算法 — 冒泡排序（Golang）

1 冒泡排序

两两

package main

import "fmt"

func BubbleSort(array []int) {
	for i := 0; i < len(array)-1; i++ { //外层循环控制轮次
		for j := 0; j < len(array)-1-i; j++ { //内层循环开始两两元素进行比较，即控制比较的元素边界
			if array[j] > array[j+1] {
				temp := array[j]
				array[j] = array[j+1]
				array[j+1] = temp
			}
		}
	}
}

func main() {
	array := []int{5, 8, 6, 3, 9, 2, 1, 7}
	BubbleSort(array)
	fmt.Println(array)
}

1.1 为什么外层循环是 i < len(array)-1 ？

示例中的数组有8个元素，则要比较7轮，因为在代码中数组的第一个位置是从下标0开始的，所以 i < len(array)-1=7，即 i 从0到6，正好7轮。

1.2 为什么内层循环是 j < len(array)-1-i ？

array[j] > array[j+1]

第二版优化：假设未到最后一轮时，数组已经有序，则不需要再进行后续轮次的排序：

package main

import "fmt"

//第二版优化：假设未到最后一轮时，数组已经有序，则不需要再进行后续轮次的排序
func BubbleSort1(array []int) {
	for i := 0; i < len(array)-1; i++ { //外层循环控制轮次
		isSorted := true //是否有序的标记
		for j := 0; j < len(array)-1-i; j++ { //内层循环开始两两元素进行比较，即控制比较的元素边界
			if array[j] > array[j+1] {
				temp := array[j]
				array[j] = array[j+1]
				array[j+1] = temp
				isSorted = false
			}
		}
		if isSorted { //如果已经有序则，退出排序
			break
		}
	}
}

func main() {
	array := []int{5, 8, 6, 3, 9, 2, 1, 7}
	//BubbleSort(array)
	BubbleSort1(array)
	fmt.Println(array)
}

第三版优化：在第二版的基础上，标记无序数组的边界，同时记录上一轮最后一次交换的位置：

package main

import "fmt"

//第二版优化：假设未到最后一轮时，数组已经有序，则不需要再进行后续轮次的排序
func BubbleSort1(array []int) {
	for i := 0; i < len(array)-1; i++ { //外层循环控制轮次
		isSorted := true                      //是否有序的标记
		for j := 0; j < len(array)-1-i; j++ { //内层循环开始两两元素进行比较，即控制比较的元素边界
			if array[j] > array[j+1] {
				temp := array[j]
				array[j] = array[j+1]
				array[j+1] = temp
				isSorted = false
			}
		}
		if isSorted { //如果已经有序则，退出排序
			break
		}
	}
}

//第三版优化：在第二版的基础上，标记无序数组的边界，同时记录上一轮最后一次交换的位置。
func BubbleSort2(array []int) {

	sortBorder := len(array) - 1//无序数组的边界【为什么没有再减 i，因为这是在循环外，减i会报错】
	lastExchangeIndex :=0 //记录上一轮最后一次交换的位置

	for i := 0; i < len(array)-1; i++ { //外层循环控制轮次
		isSorted := true //是否有序的标记

		for j := 0; j < sortBorder; j++ { //内层循环开始两两元素进行比较，即控制比较的元素边界
			if array[j] > array[j+1] {
				temp := array[j]
				array[j] = array[j+1]
				array[j+1] = temp

				isSorted = false
				lastExchangeIndex = j //下一轮最后两个元素两两比较时还是会和 j+1处，即上一轮的左元素进行比较
			}
		}
		sortBorder = lastExchangeIndex
		if isSorted { //如果已经有序则，退出排序
			break
		}
	}
}

func main() {
	array := []int{5, 8, 6, 3, 9, 2, 1, 7}
	//BubbleSort(array)
	//BubbleSort1(array)
	BubbleSort2(array)
	fmt.Println(array)
}

2 鸡尾酒排序

冒泡排序每一轮排序都是单向从左到右来比较元素的双向

2.1 鸡尾酒排序代码

package main

import "fmt"

//鸡尾酒排序
func CockTailSort(array []int) {

	for i := 0; i < len(array)/2; i++ { //外层循环控制轮次
		isSorted := true //是否有序的标记

		//先进行从左到右的排序
		for j := i; j < len(array) - 1 - i; j++ { //内层循环开始两两元素进行比较，即控制比较的元素边界
			if array[j] > array[j+1] {
				temp := array[j]
				array[j] = array[j+1]
				array[j+1] = temp

				isSorted = false
			}
		}
		if isSorted { //如果已经有序则，退出排序
			break
		}

		//再进行从右到左的排序
		isSorted = true //排序之前将isSorted重置
		for j := len(array) - 1 - i; j > i; j-- { //内层循环开始两两元素进行比较，即控制比较的元素边界
			if array[j] < array[j-1] {
				temp := array[j]
				array[j] = array[j-1]
				array[j-1] = temp
				isSorted = false
			}
		}
		if isSorted { //如果已经有序则，退出排序
			break
		}

	}

}

func main() {
	array := []int{5, 8, 6, 3, 9, 2, 1, 7}
	CockTailSort(array)
	fmt.Println(array)
}

3 冒泡排序的时间/空间复杂度、稳定性

时间复杂度：最好情况O(n)、最坏O(n^ 2)，平均时间复杂度O(n^2)。
空间复杂度：O(1)。
稳定性：稳定。