#include <stdio.h>
#include <stdbool.h> // 用于bool类型// 1. 基础版冒泡排序
void bubble_sort_basic(int arr[], int n) {// 外层循环控制排序轮次（n-1轮）for (int i = 0; i < n - 1; i++) {// 内层循环执行相邻元素比较和交换for (int j = 0; j < n - 1 - i; j++) {// 前>后则交换（升序排列）if (arr[j] > arr[j + 1]) {int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}}
}// 2. 检测交换点提前终止
void bubble_sort_optimized(int arr[], int n) {for (int i = 0; i < n - 1; i++) {bool swapped = false; // 交换标志位for (int j = 0; j < n - 1 - i; j++) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {// 执行交换int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;swapped = true; // 标记发生交换}}// 本轮无交换说明已有序，提前结束if (!swapped) break;}
}// 3. 边界版（动态收缩）
void bubble_sort_boundary(int arr[], int n) {int last_swap_index = 0; // 记录最后交换位置int sort_boundary = n - 1; // 无序区边界for (int i = 0; i < n - 1; i++) {bool swapped = false;for (int j = 0; j < sort_boundary; j++) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;swapped = true;last_swap_index = j; // 更新最后交换位置}}// 更新边界为最后一次交换的位置sort_boundary = last_swap_index;// 无交换则提前终止if (!swapped) break;}
}// 4. 双向冒泡排序
void bubble_sort_bidirectional(int arr[], int n) {int left = 0; // 左边界int right = n - 1; // 右边界bool swapped = true; // 交换标志while (left < right && swapped) {swapped = false;// 正向遍历（左→右）：移动最大值到右侧for (int i = left; i < right; i++) {if (arr[i] > arr[i + 1]) {int temp = arr[i];arr[i] = arr[i + 1];arr[i + 1] = temp;swapped = true;}}right--; // 右边界收缩// 反向遍历（右→左）：移动最小值到左侧for (int i = right; i > left; i--) {if (arr[i] < arr[i - 1]) {int temp = arr[i];arr[i] = arr[i - 1];arr[i - 1] = temp;swapped = true;}}left++; // 左边界收缩}
}// 打印数组
void print_array(int arr[], int n) {for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");
}int main() {int original[] = {79，45，12，3，23，64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};int n = sizeof(original) / sizeof(original[0]);// 复制数组用于不同排序方法int arr1[n], arr2[n], arr3[n], arr4[n];for(int i = 0; i < n; i++) {arr1[i] = original[i];arr2[i] = original[i];arr3[i] = original[i];arr4[i] = original[i];}printf("原始数组: ");print_array(original, n);// 测试不同排序算法bubble_sort_basic(arr1, n);printf("基础版: ");print_array(arr1, n);bubble_sort_optimized(arr2, n);printf("优化版: ");print_array(arr2, n);bubble_sort_boundary(arr3, n);printf("边界优化: ");print_array(arr3, n);bubble_sort_bidirectional(arr4, n);printf("双向冒泡: ");print_array(arr4, n);return 0;
}
算法特点对比表：
| 算法类型 | 时间复杂度 | 空间复杂度 | 优化点 | 适用场景 |
|---|
| 基础版 | O(n²) 始终 | O(1) | 无 | 教学演示/小数据集 |
| 优化版(提前终止) | O(n²)~O(n) | O(1) | 检测到有序时提前终止 | 部分有序数据 |
| 边界优化版 | O(n²)~O(n) | O(1) | 动态缩小无序区边界 | 尾部有序的大数据集 |
| 双向冒泡(鸡尾酒) | O(n²)~O(n) | O(1) | 双向交替扫描 | 元素分布不均匀的数据集 |
执行结果示例：
原始数组: 79 45 12 3 23 64 34 25 12 22 11 90
基础版: 3 11 12 12 22 23 25 34 45 64 79 90
优化版: 3 11 12 12 22 23 25 34 45 64 79 90
边界优化: 3 11 12 12 22 23 25 34 45 64 79 90
双向冒泡: 3 11 12 12 22 23 25 34 45 64 79 90
