算法01 七大排序之：冒泡排序和快速排序
排序是我们生活中经常会面对的问题。同学们做操时会按照从矮到高排列；老师查看上课出勤情况时，会按学生学号顺序点名；高考录取时，会按成绩总分降序依次录取等。排序是数据处理中经常使用的一种重要的运算，它在我们的程序开发中承担着非常重要的角色。
排序分为以下四类共七种排序方法：
交换排序：
① 冒泡排序
② 快速排序
选择排序：
③ 直接选择排序
④ 堆排序
插入排序：
⑤ 直接插入排序
⑥ 希尔排序
合并排序：
⑦ 合并排序
这篇文章主要总结的是交换排序（即冒泡排序和快速排序），交换排序的基本思想是：两两比较待排序元素，如果发现两个元素的次序相反时即进行交换，直到所有元素都没有反序时为止。我会从以下几个方面进行总结：
1、冒泡排序及算法实现
2、快速排序及算法实现
3、冒泡排序VS快速排序
1、冒泡排序及算法实现
什么是冒泡排序呢？冒泡排序是一种简单的排序方法，它的基本思想是：通过相邻两个元素之间的比较和交换，使较大的元素逐渐从前面移向后面（升序），就像水底下的气泡一样逐渐向上冒泡，所以被称为“冒泡”排序。冒泡排序的最坏时间复杂度为O(n2)，平均时间复杂度为O(n2)
下面以一张图来展示冒泡排序的全过程，其中方括号内为下一轮要排序的元素，方括号后面的第一个元素为本轮排序浮出来的最大元素。
1-1、示意图
1-2、代码
冒泡排序算法的代码实现：
BubbleSort.java
public class BubbleSort { public static void main(String[] args) { int[] list = {36, 28, 45, 13, 67, 37, 18, 56}; System.out.println("************冒泡排序************"); System.out.println("排序前："); display(list); System.out.println("排序后："); bubbleSort(list); display(list); } /** * 遍历打印 */ public static void display(int[] list) { System.out.println("********展示开始********"); if (list != null && list.length > 0) { for (int num : list) { System.out.print(num + " "); } System.out.println(""); } System.out.println("********展示结束********"); } /** * 冒泡排序算法 */ public static void bubbleSort(int[] list) { int temp; // 做多少轮排序（最多length-1轮） for (int i = 0; i < list.length - 1; i++) { // 每一轮比较多少个 for (int j = 0; j < list.length - 1 - i; j++) { if (list[j] > list[j + 1]) { // 交换次序 temp = list[j]; list[j] = list[j + 1]; list[j + 1] = temp; } } } } }
测试结果：
2、快速排序及算法实现
快速排序(Quick Sort) 是对冒泡排序的一种改进方法，在冒泡排序中，进行元素的比较和交换是在相邻元素之间进行的，元素每次交换只能移动一个位置，所以比较次数和移动次数较多，效率相对较低。而在快速排序中，元素的比较和交换是从两端向中间进行的，较大的元素一轮就能够交换到后面的位置，而较小的元素一轮就能交换到前面的位置，元素每次移动的距离较远，所以比较次数和移动次数较少，速度较快，故称为“快速排序”。
快速排序的基本思想是：通过一轮排序将待排序元素分割成独立的两部分， 其中一部分的所有元素均比另一部分的所有元素小，然后分别对这两部分的元素继续进行快速排序，以此达到整个序列变成有序序列。快速排序的最坏时间复杂度为O(n2)，平均时间复杂度为O(n*log2n)
2-1、示意图
2-2、代码
快速排序算法的代码实现：
QuickSort.java
public class QuickSort { public static void main(String[] args) { int[] list = {6, 1, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 10, 8}; System.out.println("************快速排序************"); System.out.println("排序前："); display(list); System.out.println("排序后："); quickSort(list, 0, list.length - 1); display(list); } /** * 快速排序算法 */ public static void quickSort(int[] list, int left, int right) { if (left < right) { // 分割数组，找到分割点 int point = partition(list, left, right); // 递归调用，对左子数组进行快速排序 quickSort(list, left, point - 1); // 递归调用，对右子数组进行快速排序 quickSort(list, point + 1, right); } } /** * 分割数组，找到分割点 */ public static int partition(int[] list, int left, int right) { // 用数组的第一个元素作为基准数 int first = list[left]; while (left < right) { while (left < right && list[right] >= first) { right--; } // 交换 swap(list, left, right); while (left < right && list[left] <= first) { left++; } // 交换 swap(list, left, right); } // 返回分割点所在的位置 return left; } /** * 交换数组中两个位置的元素 */ public static void swap(int[] list, int left, int right) { int temp; if (list != null && list.length > 0) { temp = list[left]; list[left] = list[right]; list[right] = temp; } } /** * 遍历打印 */ public static void display(int[] list) { System.out.println("********展示开始********"); if (list != null && list.length > 0) { for (int num : list) { System.out.print(num + " "); } System.out.println(""); } System.out.println("********展示结束********"); } }
测试结果：
3、冒泡排序VS快速排序
代码如下：
BubbleVsQuick.java
public class BubbleVsQuick { public static void main(String[] args) { testQuick(); testBubble(); } /** * 测试快速排序耗费的时间 */ public static void testQuick() { int[] list = new int[10000]; for (int i = 0; i < 10000; i++) { list[i] = (int) (Math.random() * 100000); } // 快速排序 long start = System.currentTimeMillis(); QuickSort.quickSort(list, 0, list.length - 1); long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("快速排序耗费的时间：" + (end - start)); display(list); } /** * 测试冒泡排序耗费的时间 */ public static void testBubble() { int[] list = new int[10000]; for (int i = 0; i < 10000; i++) { list[i] = (int) (Math.random() * 100000); } // 冒泡排序 long start = System.currentTimeMillis(); BubbleSort.bubbleSort(list); long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("冒泡排序耗费的时间：" + (end - start)); display(list); } /** * 遍历打印前10个数 */ public static void display(int[] list) { System.out.println("********排序之后的前10个数start********"); if (list != null && list.length > 0) { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.print(list[i] + " "); } System.out.println(""); } System.out.println("********排序之后的前10个数end**********"); System.out.println(""); } }
测试结果：
可见，快速排序的速度比冒泡排序更快。
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