冒泡排序也要写得优雅出众

导语

排序算法是笔试面试当中经常遇到的内容,之前参加的两个笔试都遇到了手写排序算法,可能大家都能写出来,但是要出众就要把代码优化一下,让人一看到就觉得你想的不简单。首先从最简单的冒泡排序开始,相信大家都能默出来,由于大部分人写的都一样,所以你要更出众的代码。

冒泡排序算法的步骤:
1.比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。
2.对每一对相邻元素作同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对。最后的元素应该会是最大的数。
3.针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。
4.持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。

首先给出严格按照定义写的代码:

void bubbleSort(int array[], int length)
{
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        for (int j = 1; j < length - i; j++) {
            if (array[j-1] > array[j]) {
                swap(array[j-1], array[j]);
            }
        }
    }
}

这里先给出交换函数,交换函数有很多种写法,最基本的写法是:

void swap(int &a, int &b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

据说会在笔试中考不用中间变量交换两个数,网上有种写法:(其实这类方法还可已通过加减乘等代换方式实现,但都有一定弊端,虽然我们在平时的编程中不会这么写,不装X的话还是写第一种)

void swap(int &a, int &b) {
    a = a ^ b;
    b = b ^ a;
    a = a ^ b;
}

但这种写法有个问题,当交换同一元素时,该元素会被置零,在选择排序中会有bug所以还是建议第一种写法,当然你也可以在里面加个判断:

void swap(int &a, int &b) {
    if (a != b) {
        a = a ^ b;
        b = b ^ a;
        a = a ^ b;
    }
}

很明显上面的经典算法有些不足,当我们需要排序的数组基本有序时,上面的代码还会做出很多不必要的查找判断,降低了代码的执行效率。下面我们进行第一步优化,我们先定义一个标志flag,用来判断本次排序中是否发生交换,如果没有发生交换,说明排序已经完成,我们不需要再做不必要的循环判断,代码为:

void bubbleSort(int array[], int length) {
    bool flag = true;//判断是否发生交换
    while (flag) {
        flag = false;
        for (int j = 1; j < length; j++) {
            if (array[j-1] > array[j]) {
                swap(array[j-1], array[j]);
                flag = true;
            }
        }
        length --;
    }
}

对比下两种方法的比较大小次数:


第一种方法
第二种方法

由上图对比可见,第二种方法大大减少了对比的次数。

再做进一步优化,如果有数组前面几个是无序的,而后面的元素都已经是有序的,那我们就可以记录下无序的位置,下次排序判断时,只需要从数组头部遍历到该位置就可以了,这样可以省去遍历后面的元素,提高了代码的执行效率。代码为:

void bubbleSort(int array[], int length)
{
    int flag = length;
    while (flag > 0) {
        int k = flag;
        flag = 0;
        for (int j = 1; j < k; j++) {
            if (array[j - 1] > array[j]) {
                swap(array[j - 1], array[j]);
                flag = j;
            }
        }
    }
}

该方法和第二种的区别就是:先判断有没有交换,若有交换我也只遍历无序的区域。比较次数:

屏幕快照 2016-06-01 下午4.09.07.png

很明显比上面的少了很多次。
最后要说一句,冒泡排序写起来简单,相对于其他的排序算法效率比较低下,数据规模不大时,可以使用。

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