手写算法题之冒泡排序 (优化版)

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冒泡排序!

近期很多童鞋在讨论大厂面试的算法题,有部分同学表示一脸懵逼,不知从何下手,还有一部分同学直接网上复制的,比如网上复制冒泡排序算法,一不小心就复制了一个伪冒泡排序,写完了之后面试官问能优化嘛? 这个时候基本上都是一脸迷茫,不知道如何优化,那么接下来给大家来捋一捋冒泡排序的原理,只有搞懂排序的原理,才能更好的掌握,写出真正的冒泡排序算法:

1、冒泡排序原理

直观点先看图(注:图片来源于网络,如有qin)

image.png

从上图我们可以看出冒泡排序的规则,归纳几点如下:

冒泡的规则:
冒泡的次数:
假设列表的长度为n,冒泡排序是每次拿出来第一个元素,需要拿多少次呢?应该是列表的长度减1,意味着每一个长度为n的列表,需要冒泡 n-1 次
每次冒泡比较的次数:
第一次冒泡,需要进行依次比较的次数为n-次,每一次冒泡,都能排好一个数据的顺序,那么随着次的增加排好的数据也会越多,需要比较的数据就越少。关系图如下:
第几次冒泡 比较的次数
1 n-1
2 n-2
3 n-3
4 n-4

根据以上分析我们找出了冒泡次数和,比较次数的关系,接下来就可以通过代码来实现了,实现代码如下:

2、python实现冒泡排序

代码实现:
li = [22, 3, 44, 112, 1, 442, 55, 33, 65]

def bubble_sort(li):
    n = len(li)
    # 遍历列表长度减1次
    for i in range(1, n):
        # 每次遍历都获取第一个元素,依次和后面的元素进行比较
        for j in range(n - i):
            # 判断前元素,和后一个元素的值
            if li[j] > li[j + 1]:
                # 交换当前元素和后一个元素的值
                li[j], li[j + 1] = li[j + 1], li[j]
    return li
注意:上面的代码根据冒泡的思路,实现了排序,但是从严格意义上讲还是由缺陷的,不能算是真正的冒泡排序,只是一个伪冒泡排序,面试能够把这个伪冒泡排序写出来,大多数公司还是能过的,如果面试官要你继续优化,那就.......,不慌,继续往下看

3、代码优化

众所周知,进行冒泡排序的时候,当一轮冒泡下来,所有数据的顺序都没发生改变,那么该数据就是一个有序列表了,这个时候就不会在进行下一轮冒泡了,

例如:当我们使用一个有序列表来进行冒泡排序,那么第一轮冒泡下来,所有的数据顺序都不会发生改变,那么就不会再进行下一轮冒泡,这样情况下时间复杂度为最优,只进行一轮冒泡,即O(n)。

1、缺陷分析

针对于时间复杂度最优的这种情况,在上面写的伪冒泡排序算法中是不可能出现的,不管被排序的数据有没有顺序,都会进行n-1次冒泡,即最坏时间复杂度。
在这边上面的伪冒泡只考虑了冒泡的过程,不管列表原来的顺序,依次冒泡,全部去排一遍顺序,没有从时间复杂度的角度去做优化。

2、代码优化

针对上述缺陷问题,接下来我们进行优化
代码如下:
def bubble_sort(li):
    n = len(li)
    # 遍历列表长度减1次
    for i in range(1, n):
        # 创建一个变量,用来记录本轮冒泡,是否有数据交换位置
        status = False
        # 每次遍历都获取第一个元素,依次和后面的元素进行比较
        for j in range(n - i):
            # 判断前元素,和后一个元素的值
            if li[j] > li[j + 1]:
                # 交换当前元素和后一个元素的值
                li[j], li[j + 1] = li[j + 1], li[j]
                # 只要由数据交换位置,则修改statusd的值
                status = True
        # 每一轮冒泡结束之后,判断当前status是否为Flase,
        # 如果为Flase,则说明上一轮冒泡没有修改任何数据的顺序(即数据是有序的)
        if not status:
            return li
    return li

代码解释:上述代码对之前的伪冒泡进行了优化,主要优化的点在于,我们每一次冒泡的时候,设置一个变量来记录,当前这次冒泡数据的顺序是否有发生改变,初始值设为False,当数据属性发生改变时,就把这个值设为True,一轮冒泡结束后 再去判断,这个变量是否为False,如果为False则没有发生改变,即数据有序,那么接下来就可以直接返回数据,不需要再进行下一次冒泡。

提示:看完文章的小伙伴,以后面试遇到手撕冒泡排序的时候不要再写伪冒泡啦!

  • Python
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mslemonban 在 2021-01-27 19:46:52 更新了该帖
mslemonban 在 2021-01-27 19:46:14 更新了该帖
mslemonban 在 2020-08-06 17:28:38 更新了该帖
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