冒泡算法的改进具体实现

2020-01-26 15:39:10

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供稿：网友

冒泡排序算法的思想：

首先将第一个记录的关键字和第二个关键字进行比较，若为逆序则将两个记录进行交换。
然后比较第二个记录和第三个记录的关键字，直至第n-1个记录和第n个记录进行比较为止，一趟过后最大的元素会沉入最底部。
然后进行第二趟排序，对前 n-1 个记录进行同样1、2的操作，结果就是关键字次大的记录被安排到n-1位置上。
依次进行第 i 趟排序，对前 n-i 个记录进行同样的1、2的操作，直到一趟没有进行过任何比较的操作，排序结束。
先看一下基础冒泡算法：

复制代码代码如下:

int BubbleSort(MergeType* L)
{
int i, j;
for (i = 0; i <= L->len-1; i++)
{
  for (j = 0; j < L->len-1-i; j++)
  {
   if (L->elem[j+1] < L->elem[j])
   {
    SWAP(L->elem[j+1], L->elem[j] );
   }
  }
}

return 0;
}

这里的MergeType类型如下：

复制代码代码如下:

typedef struct _SQLIST{
    int* elem;
    int len;   //实际长度
    int size; //分配空间
}SqList, *pSqList;

typedef _SQLIST MergeType;

核心思想是每次选出最大的数沉入底部，直至没有数据可比较。

首先计算一下它的时间复杂度，这里以最坏的情况来计算的话：

（n-1）+（n-2）+……+ 1 + 0 = n*（n-1）/ 2 = O(n^2)

最好的情况就是已经排序好，不需要进行比较
首先看到其不足之一：就是频繁交换元素。如何避免，可以存放在一个合适的位置，精简算法一：

复制代码代码如下:

int BubbleSortEx(MergeType* L)
{
int i = 0, j = 0;
int max, temp;
for (i = 0; i <= L->len-1; i++)
{
  temp = L->elem[0];
  max = 0;
  for (j = 1; j < L->len-i; j++)
  {
   if (L->elem[j] > temp)
   {
    temp = L->elem[j];
    max = j;
   }
  }
  //printf("%d:%d /n", max, temp);
  swap(L->elem[L->len-1-i], L->elem[max] );
}

return 0;
}

看到这里每次仍然需要频繁的进行赋值操作，当然只是微不足道的，但是赋值也会增加cpu执行的时间，所以精简算法二:

复制代码代码如下:

int BubbleSortEx(MergeType* L)
{
int i, j , max;
for (int i = 0; i <= L->len-1; i++)
{
  max = 0;
  for (j = 1; j < L->len-i; j++)
  {
   if (L->elem[j] > L->elem[max])
   {
    max = j;
   }
  }
  //printf("%d:%d /n", max, L->elem[max]);
  swap(L->elem[L->len-1-i], L->elem[max] );
}

return 0;
}

这里的两个swap是不一样的，当然也可以使用一样的，看如下具体的实现：

复制代码代码如下:

#define SWAP(a, b) /
{                 /
 int temp = (a); /
 (a) = (b);        /
 (b) = temp;     /
}

复制代码代码如下:

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

第一个是采用宏替换，当然主要是增加预处理的时间，主要是用宏会出现意想不到的错误
第二个是函数，这里使用了引用，可以减少指针使用的形参变量副本的创建，但是这里使用了inline，所以还是替换

测试程序：

复制代码代码如下:

int PrintList(MergeType *L);
int ScanfList(MergeType *L, const int nScanfType = -1);

int SortTest()
{
printf("--- %s ---/n", __FUNCTION__);
MergeType pList;
MergeType pT;

pList.elem = (int*)malloc(sizeof(int)*10);
pList.len = 10;
pList.size = 10;

ScanfList(&pList); /*输入数据*/

BubbleSortEx(&pList);/*冒泡排序*/

PrintList(&pList);/*输出数据*/

free(pList.elem);
pList.elem = NULL;

return 0;
}

数据输入：

复制代码代码如下:

int ScanfList(MergeType *L, const int nScanfType)
{
 if (!L->elem)
 {
  return -1;
 }

 printf("Old List/t: ");

 for (int i = 0; i <= L->len; i++ )
 {
  if( i == L->len )
  {
   printf("/n");
   break;
  }
  switch (nScanfType)
  {
  case 0:
   {
    break;
   }
  default:
   L->elem[i] = 11 * i - i * i;
   break;
  }  
  printf("%d ", L->elem[i]);
 }
 return 0;
}

数据输出：

复制代码代码如下:

int PrintList(MergeType *L)
{ 
 if (!L->elem)
 {
  return -1;
 }

 printf("Sort List/t: ");

 for (int i = 0; i <= L->len; i++ )
 {
  if (i == L->len)
  {
   printf("/n");

   break;
  }
  printf("%d ", L->elem[i]);
 }
 return 0;
}