冒泡排序
一、过程解释:将一个列表lista按,lista中存有n个数字按从小到大的顺序进行排序。我们依次比较lista[i]和lista[i+1],如果lista[i]大于ista[i+1]就将这两个数的位置交换,第一轮比较完成后,最大的数字会排到列表的最后。之后继续循环排剩下的n-1个数,直到完成所有的排序,由于每次都是把最大的排到最后面,就好像冒泡一样,故取名冒泡排序。

举例1: lista = [41,23,5,9,20],对lista按从小到大的顺序进行排序。

冒泡排序手工比较的过程:

第一轮比较:41与23比较,41>23,位置交换;41再分别向后比较,并按大小规则确定是否交换位置

第一轮比较结果:23,5,9,20,41

第一轮比较完成后,可以看到43作为列表中最大的数字已经排到了lista的最后。

第二轮比较:23与5比较,23>5,位置交换;23在依次向后比较,比较到20时停下,我们第一轮已经确定41是最大的并且移到了最后

第二轮比较结果:5,9,20,23,41

第三轮比较:5与9比较,5<9,不做交换;9和20比较,9<20也不做互换

第三轮比较结果:5,9,20,23,41

第四轮比较:5与9做比较,5<9,不做交换

第四轮比较结果:5,9,20,23,41

到这里就已经完成了对整个lista的冒泡排序了。

 

举例2:

对listb=[12,32,23,34,2]按从小到大排序。

第一轮:12,23,32,2,34

第二轮:12,23,2,32,34

第三轮:12,2,23,32,34

第四轮:2,12,23,32,34

可以看出,对于一个含有n个元素的列表,冒泡比较多少次可以确保所有元素都被遍历到?答案是 n-1次

 

疑问:举例1到第二轮结束其实已经完成了对lista的排序,为什么后面还有第三轮、第四轮的比较呢?

答案:从算法的角度来讲,对含有n个元素的列表比较时,是需要比较n-1次,才能确保每一个元素都被遍历到。由于上面例子中的排列顺序特殊,所以我们会感觉后面的比较其实是没有变化的。

 

二、python冒泡排序算法:

 

#enconding = utf-8

def Bubble_Sort(listx):
#i确定比较次数
for i in xrange(len(listx)-1):
#j确定比较的是哪个元素
for j in xrange(len(listx)-1-i): #通过i确定比较到哪里
#我们可以这样去把所有元素每次都全部比较一轮,但其实是没有必要的,效率低。
#for j in xrange(len(listx)-1):

if listx[j]>listx[j+1]:
listx[j],listx[j+1] = listx[j+1],listx[j]
return listx

if __name__ == ‘__main__’:
print Bubble_Sort([12,32,23,34,2])

 

三、冒泡排序的时间复杂度

时间复杂度的计算方法:

1、得到算法的计算次数
2、把计算次数中,保留最大的项式,去掉其它项式
3、把最大项式的因子去掉
4、匹配上述公式,得到O表示的时间复杂度

对于冒泡排序,我们来算一下一共比较了多少次

还是用上面的例子,对listb=[12,32,23,34,2]按从小到大排序。

第一轮:12,23,32,2,34  比较4次;即n=5,比较了n-1次

第二轮:12,23,2,32,34  比较3次;即n=5,比较了n-2次

第三轮:12,2,23,32,34  比较2次;

第四轮:2,12,23,32,34  比较1次

以此类推: 冒泡排序总计比较次数应该是  n-1 + n-2 + n-3 +……+3+2+1

我们对此等差数列进行求和,Sn=n(a1+an)/2,注意:上面的式子是到n-1项,所以带入等差数列求和公式 (n-1)*(1+n-1)/2 = n(n-1)/2

按照上面时间复杂度的计算方法,去掉其他项保留最大项,且最大的影响结果是n^2,因此结果是 n^2

故冒泡排序的时间复杂度为 O(n^2)

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