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冒泡排序

排序思想（向前冒泡）：

• 一次只排好一个数，针对n个数，最差情况需要n-1次就可以排好，最好情况需要0次（交换位置）
• 每次排序假定第一个元素是最大或最小的，然后相邻的两个元素依次进行比较，遇到较大或较小的元素进行交换，访问完数组的最后一个元素，就排好了一个数。
• 在余下的元素中，再次应用第2步操作，直到只剩下1个数。

推理：

例如：将5,4,3,2,1冒泡排序为1,2,3,4,5

排序演示：

---

第0轮：5,4,3,2,1 → 4,3,2,1,5 比较4次 = 数组长度5 - 轮数0 - 1

第1轮：4,3,2,1,5 → 3,2,1,4,5 比较3次 = 数组长度5 - 轮数1 - 1

第2轮：3,2,1,4,5 → 2,1,3,4,5 比较2次 = 数组长度5 - 轮数2 - 1

第3轮：2,1,3,4,5 → 1,2,3,4,5 比较1次 = 数组长度5 - 轮数3 - 1

总结：

• 案例涉及到5个数的排序，排序了4轮，得到：轮数 = 元素个数（数组大小）- 1，我们可以通过一个外层for循环实现轮数的遍历。

• 案例涉及的每一轮中数列的排序次数，得到：次数 = 元素个数 - 轮数 [- 1]，我们可以通过一个内层for循环实现每一轮次数的遍历。

• 每一次比较过程中，两个数涉及到位置交换，比如 a = 3, b = 4，交换ab的数据变为 a = 4,b = 3，应该如何实现：

  • 引入一个临时变量temp，将a的值赋值给temp，int temp = a;

  • 将b的值赋值给a， a = b;

  • 将temp的值赋值给b， b = temp;

    

代码

#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{// 创建一个数组，用来存放冒泡排序的数列int arr[10];// 定义循环变量和临时变量、是否升序排序，默认降序int i,j,temp,desc = 1;printf("请输入10个整数：\n");// 计算数组的大小int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);// 通过控制台依次录入10个数字for (i = 0; i < len; i++) scanf("%d", &arr[i]);// &arr[i]：[]的优先级高于&，[]跟arr结合，获取数组中的某个元素，再跟&结合，对这个元素取地址printf("\n排序前：");for (i = 0; i < len; i++) printf("%-4d", arr[i]);printf("\n");// 冒泡排序// 外层循环：实现排序轮数的遍历：轮数 = 数组大小 - 1for (i = 0; i < len - 1; i++){// 设置一个flag，用来判断数组是否已经有序int flag = 0;// 内层循环：实现每一轮的比较次数：比较次数 = 数组大小 - 本轮轮数 - 1for (j = 0; j < len - i -1; j++){// 相邻的两个数比较后，如果满足交换条件，就要交换位置// 降序排序： if(arr[j] < arr[j+1])// 升序排序： if(arr[j] > arr[j+1])if (desc){// 降序if(arr[j] < arr[j+1]){temp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = temp;flag = 1;}}else{// 升序if(arr[j] > arr[j+1]){temp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = temp;flag = 1;}}}if (!flag) break;  // 如果进行了1轮之后flag还是等于0，则说明排序数列已经有序，后续轮数不再继续}printf("\n排序后：");for (i = 0; i < len; i++) printf("%-4d", arr[i]);printf("\n");return 0;
}

结果示例：

衍生

冒泡排序 → 鸡尾酒排序、摇坠排序、摇床排序、搅拌排序…

鸡尾酒排序

代码

#include <stdio.h>int main(int argc, char *argv[]) {int arr[10];int i, j, temp, desc = 1; // desc=1表示降序，0表示升序int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);printf("请输入10个整数:\n");for (i = 0; i < len; i++) scanf("%d", &arr[i]);printf("\n排序前:");for (i = 0; i < len; i++) printf("%-4d", arr[i]);// 鸡尾酒排序核心实现int start = 0;int end = len - 1;int swapped = 1;while (swapped) {swapped = 0;// 正向遍历：将最大值移动到end位置for (j = start; j < end; j++) {if (desc) { // 降序排序if (arr[j] < arr[j+1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = temp;swapped = 1;}} else { // 升序排序if (arr[j] > arr[j+1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = temp;swapped = 1;}}}end--; // 最大值已就位，缩小右边界// 反向遍历：将最小值移动到start位置for (j = end - 1; j >= start; j--) {if (desc) { // 降序排序if (arr[j] < arr[j-1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j-1];arr[j-1] = temp;swapped = 1;}} else { // 升序排序if (arr[j] > arr[j-1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j-1];arr[j-1] = temp;swapped = 1;}}}start++; // 最小值已就位，扩大左边界}printf("\n排序后:");for (i = 0; i < len; i++) printf("%-4d", arr[i]);printf("\n");return 0;
}

示例运行效果

请输入10个整数:
5 8 6 3 9 2 7 1 4 10排序前:  5   8   6   3   9   2   7   1   4  10
排序后:  10   9   8   7   6   5   4   3   2   1 （降序）

关键改进说明

1. 双向遍历机制：

   • 正向遍历：从左到右将当前最大值移动到末尾（end位置），每轮结束后end--缩小右边界。
   • 反向遍历：从右到左将当前最小值移动到开头（start位置），每轮结束后start++扩大左边界。
   • 这种双向移动使得每轮排序可以同时确定最大值和最小值的位置，减少总轮数。

2. 动态边界调整：

   • start和end变量动态标记无序区间的左右边界。
   • 例如：第一轮排序后，最大值在end位置，最小值在start位置，后续排序只需处理[start, end]区间。

3. 提前终止条件：

   • swapped标志位记录本轮是否发生交换。
   • 若某轮双向遍历后未发生交换（swapped=0），说明数组已完全有序，直接终止排序。

4. 排序方向控制：

   • desc
     

     变量控制排序方向：

     • desc=1时降序（默认）：正向比较arr[j] < arr[j+1]，反向比较arr[j] < arr[j-1]。
     • desc=0时升序：正向比较arr[j] > arr[j+1]，反向比较arr[j] > arr[j-1]。

与冒泡排序的对比优势

特性	冒泡排序	鸡尾酒排序
遍历方向	单向（左→右）	双向（左→右 + 右→左）
平均轮数	O(n)	O(n/2)
提前终止条件	单方向无交换	双向均无交换
最优时间复杂度	O(n)	O(n)
适用场景	完全无序数据	部分有序数据

注意事项

1. 鸡尾酒排序在数据接近有序时效率显著提升，但最坏时间复杂度仍为 O (n²)，不适合大规模数据。
2. 代码中start和end的初始值分别为 0 和len-1，每次遍历后动态调整。
3. 反向遍历时j的取值范围是[end-1, start]，避免重复比较已排序区域。