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冒泡循环排序算法优化思路

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发表于 2021-9-22 11:52:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
十大经典算法之冒泡排序
在进行冒泡排序过程中,以往的都是用大量的循环进行排序,但如果是在处理大量数据的时候,这种方法会极大的延长程序的执行时间,严重影响程序的性能。
下面来说一下具体的优化思路,这种方法在循环里面几乎都可以使用。
(1)分析
因为每一趟排序都使有序区增加了一个气泡,在经过n-1趟排序之后,有序区中就有n-1个气泡,所以整个冒泡排序过程至多需要进行n-1趟排序。
具体算法:
//冒泡排序
void BubbleSort1(int* arr, size_t size)
{
        assert(arr);
        int i = 0, j = 0;

        for (i = 0; i < size - 1; i++)//一共要排序size-1次
        {
                for (j = 0; j < size - 1 - i; j++)//选出该趟排序的最大值往后移动
                {
                        if (arr[j] > arr[j + 1])
                        {
                                int tmp = arr[j];
                                arr[j] = arr[j + 1];
                                arr[j + 1] = tmp;
                        }
                }
        }
}

寻常.png


优化1(优化外层循环):
     若在某一趟排序中未发现气泡位置的交换,则说明待排序的无序区中所有气泡均满足轻者在上,重者在下的原则,因此,冒泡排序过程可在此趟排序后终止。
为此,在下面给出的算法中,引入一个标签flag,在每趟排序开始前,先将其置为0。若排序过程中发生了交换,则将其置为1 各趟排序结束时检查flag,若未曾发生过交换则终止算法,不再进行下一趟排序。
算法分析
(1)算法的最好时间复杂度
     若文件的初始状态是正序的,一趟扫描即可完成排序。所需的关键字比较次数C和记录移动次数M均达到最小值:
       C(min)=n-1
       M(min)=0。
     冒泡排序最好的时间复杂度为O(n)。
(2)算法的最坏时间复杂度
     若初始文件是反序的,需要进行n-1趟排序。每趟排序要进行n-i次关键字的比较(1≤i≤n-1),且每次比较都必须移动记录三次来达到交换记录位置。在这种情况下,比较和移动次数均达到最大值:
        C(max)=n(n-1)/2=O(n^2)
        M(max)=3n(n-1)/2=O(n^2)
     冒泡排序的最坏时间复杂度为O(n^2)。
(3)算法的平均时间复杂度为O(n^2)
     虽然冒泡排序不一定要进行n-1趟,但由于它的记录移动次数较多,故平均时间性能比直接插入排序要差得多。
(4)算法稳定性
     冒泡排序是就地排序,且它是稳定的。
优化1.png


算法优化2(优化内层循环)
   (1)记住最后一次交换发生位置lastExchange的冒泡排序
  在每趟扫描中,记住最后一次交换发生的位置lastExchange(该位置之后的相邻记录均已有序)下一趟排序开始时R[1..lastExchange-1]是无序区R[lastExchange..n]是有序区。
这样一趟排序可能使当前无序区扩充多个记录,因此记住最后一次交换发生的位置lastExchange,从而减少排序的趟数。
优化2.png

PLC测试
优化前循环次数
300测试未优化.png


优化后循环次数
300测试优化.png

测试.rar (8.38 KB, 下载次数: 722)

资料来源
1:   https://www.cnblogs.com/bigdata-stone/p/10464243.html   三分钟彻底理解冒泡排序
2:   https://blog.csdn.net/yanxiaolx/article/details/51622286    冒泡排序算法及其两种优化





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