C語言冒泡排序算法實例

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C語言冒泡排序算法實例

　　冒泡排序（Bubble Sort）是一種簡單的排序算法。它重復地走訪過要排序的數列，一次比較兩個元素，如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。走訪數列的工作是重復地進行直到沒有再需要交換，也就是說該數列已經排序完成。這個算法的名字由來是因為越小的元素會經由交換慢慢“浮”到數列的頂端。

　　冒泡排序對n個項目需要O(n2)的比較次數，且可以原地排序。盡管這個算法是最簡單了解和實作的排序算法之一，但它對于少數元素之外的數列排序是很沒有效率的。

　　冒泡排序是與插入排序擁有相等的執行時間，但是兩種法在需要的交換次數卻很大地不同。在最壞的情況，冒泡排序需要O(n2)次交換，而插入排序只要最多O(n)交換。冒泡排序的實現（類似下面）通常會對已經排序好的數列拙劣地執行（O(n2)），而插入排序在這個例子只需要O(n)個運算。因此很多現代的算法教科書避免使用冒泡排序，而用插入排序取代之。冒泡排序如果能在內部循環第一次執行時，使用一個旗標來表示有無需要交換的可能，也有可能把最好的復雜度降低到O(n)。在這個情況，在已經排序好的數列就無交換的需要。若在每次走訪數列時，把走訪順序和比較大小反過來，也可以稍微地改進效率。有時候稱為往返排序，因為算法會從數列的一端到另一端之間穿梭往返。

　　使用冒泡排序為一列數字進行排序的過程

　　冒泡排序算法的運作如下：

　　比較相鄰的元素。如果第一個比第二個大，就交換他們兩個。對每一對相鄰元素作同樣的工作，從開始第一對到結尾的最后一對。在這一點，最后的元素應該會是最大的數。針對所有的元素重復以上的步驟，除了最后一個。持續每次對越來越少的元素重復上面的步驟，直到沒有任何一對數字需要比較。

　　由于它的簡潔，冒泡排序通常被用來對于程式設計入門的學生介紹算法的概念。

　　關于冒泡排序的算法實現網上很多，本文采用C語言泛型實現：

　　#include#includevoid swap(void *vp1, void *vp2, int size){ char buffer[size]; memcpy(buffer, vp1, size); memcpy(vp1, vp2, size); memcpy(vp2, buffer, size); }int cmp_int(const void *a , const void *b ) { return *(int *)a - *(int *)b; }int cmp_double(const void *a , const void *b ) { return *(double *)a > *(double *)b ? 1 : -1; } void bubbleSort(void *base, int n, int elemsize, int(*cmp)(const void *, const void *)){ char *q = (char *)base; char *p = (char *)base + n * elemsize; while(p > q) { for(; q != p - elemsize; q += elemsize) { if(cmp(q, q + elemsize) > 0) { swap(q, q + elemsize, elemsize); } } q = (char *)base; p -= elemsize; }}int main(void){ //測試數據 int arr1[] = {5, 4, 1, 3, 6, 12, 8, 22, 34,76}; //冒泡排序 bubbleSort(arr1, 10, sizeof(int), cmp_int); //打印排序結果 int i; for(i = 0; i < 10; i++) printf("%d ", arr1[i]); printf("n"); double arr2[] = {5.4, 4.8, 1.2, 3.4, 6.7, 12.12, 8.6, 22.12, 34.5, 76.3}; bubbleSort(arr2, 10, sizeof(double), cmp_double); for(i = 0; i < 10; i++) printf("%.2f ", arr2[i]); printf("n");}

　　運行結果如下：

　　常規實現如下（C語言）：

　　#includevoid bubbleSort(int arr[], int count){ int i = count, j; int temp; while(i > 0) { for(j = 0; j < i - 1; j++) { if(arr[j] > arr[j + 1]){ temp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = temp; } } i--; } }int main(){ //測試數據 int arr[] = {5, 4, 1, 3, 6}; //冒泡排序 bubbleSort(arr, 5); //打印排序結果 for(int i = 0; i < 5; i++) printf("%4d", arr[i]);}

　　使用標志的冒泡排序

　　如果已知數列基本有序，可采用一個標志，減少無謂的判斷，提高效率

　　void bubbleSort(int d[], int size) //假定兩兩交換發生在數組最后的兩個位置{ int exchange = size - 1; while(exchange) { //記錄下發生數據交換的位置 int bound = exchange; exchange = 0; //假定本趟比較沒有數據交換 for(int i = 0; i < bound; i++) { if(d[i] > d[i + 1]) { swap(&d[i], &d[i+1]); exchange = i; } } }}

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