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在算法学习道路上，排序算法是每位程序员必须掌握的基石。本文将深入解析冒泡排序、选择排序和插入排序这三种基础排序算法，通过C语言代码实现和对比分析，帮助读者彻底理解它们的差异与应用场景。

算法原理与代码实现
1. 冒泡排序（Bubble Sort）
工作原理：
通过重复比较相邻元素，将较大元素逐步"冒泡"到数组末尾。

void bubbleSort(int arr[], int n) {for (int i = 0; i < n-1; i++) {for (int j = 0; j < n-i-1; j++) {if (arr[j] > arr[j+1]) {// 交换相邻元素int temp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = temp;}}}
}

2. 选择排序（Selection Sort）
工作原理：
每次从未排序部分选择最小元素，放到已排序序列末尾。

void selectionSort(int arr[], int n) {for (int i = 0; i < n-1; i++) {int min_idx = i;for (int j = i+1; j < n; j++) {if (arr[j] < arr[min_idx]) {min_idx = j;}}// 交换最小元素到当前位置int temp = arr[min_idx];arr[min_idx] = arr[i];arr[i] = temp;}
}

3. 插入排序（Insertion Sort）
工作原理：
将每个元素插入到已排序序列中的正确位置。

void insertionSort(int arr[], int n) {for (int i = 1; i < n; i++) {int key = arr[i];int j = i-1;// 后移大于key的元素while (j >= 0 && arr[j] > key) {arr[j+1] = arr[j];j--;}arr[j+1] = key;  // 插入元素}
}

三大排序算法核心对比

特性	冒泡排序	选择排序	插入排序
稳定性	✅ 稳定（相同元素顺序不变）	❌ 不稳定（交换改变顺序）	✅ 稳定
时间复杂度	平均/最坏：O(n²) 最好：O(n)	始终 O(n²)	平均/最坏：O(n²) 最好：O(n)
空间复杂度	O(1)	O(1)	O(1)
比较次数	最多（每次相邻比较）	中等（找最小值需遍历）	最少（利用局部有序性）
交换次数	最多（每次逆序都交换）	最少（每轮只交换1次）	中等（元素后移代替交换）
最佳场景	基本有序数组	交换成本高的场景	小规模或基本有序数组

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关键特性深度解析

1. 稳定性对比

• 冒泡排序：通过相邻元素交换，相等元素不会交换位置，保持稳定

• 选择排序：最小元素与远端元素交换时可能破坏稳定性

• 插入排序：元素后移插入，相等元素相对位置不变

2. 时间复杂度分析

• 最优情况：

  • 冒泡和插入在已排序数组可达O(n)

  • 选择排序始终需要O(n²)比较

• 最差情况：

  • 三者均为O(n²)，但实际性能：

  • 插入排序 > 选择排序 > 冒泡排序（逆序数组测试）

3. 空间复杂度

三者都是原地排序，仅需常数级额外空间（O(1)）