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)
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:
-
每一轮获取第一个数和后面的数据进行依次比较的过程,称为一轮冒泡的过程
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每一轮冒泡.都是先拿第一个数,依次比对相邻的两个数,如果前一个数比后一个数大,则交换他们的位置,这一轮比较完毕,会把最大的数放在最后面。
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然后反复重复上面的步骤(每一轮都能将前面数据中一个最大数,放到后面),直到一轮冒泡下来没有任何数据需交互位置,此时数据已经为有序状态
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
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