排序算法之1：冒泡排序 BubbleSort

定义

冒泡排序 Bubble Sort 是一种简单的排序算法。

它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢 “浮” 到数列的顶端。

冒泡排序对 n 个项目需要 O( n^2) 的比较次数，且可以原地排序。尽管这个算法是最简单了解和实现的排序算法之一，但它对于包含大量的元素的数列排序是很没有效率的。

排序过程

冒泡排序算法的运作如下：

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。这步做完后，最后的元素会是最大的数。
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。

/**
 * 冒泡排序是最简单的排序之一了，其大体思想就是通过与相邻元素的比较和交换来把小的数交换到最前面。
 * 这个过程类似于水泡向上升一样，因此而得名。
 * <p>
 * 举个栗子，对 5,3,8,6,4 这个无序序列进行冒泡排序。
 * 首先从后向前冒泡，4 和 6 比较，把 4 交换到前面，序列变成 5,3,8,4,6。
 * 同理 4 和 8 交换，变成 5,3,4,8,6,
 * 3 和 4 无需交换。
 * 5 和 3 交换，变成 3,5,4,8,6,3.
 * 这样一次冒泡就完了，把最小的数 3 排到最前面了。
 * <p>
 * 对剩下的序列依次冒泡就会得到一个有序序列。
 * 冒泡排序的时间复杂度为 O(n^2)。
 *
 * @author wb
 */
public class BubbleSort {
    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length == 0) {
            return;
        }

        //rightToLeftSort(arr);
        leftToRight(arr);
    }

    //从左往右冒泡
    private static void leftToRight(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < arr.length - i - 1; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    swap(arr, j + 1, j);
                }
            }
        }
    }

    //从右往左冒泡
    private static void rightToLeftSort(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            for (int j = arr.length - 1; j > i; j--) {
                if (arr[j] < arr[j - 1]) {
                    swap(arr, j - 1, j);
                }
            }
        }
    }

    public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}

白话分析：

1. 从第一个元素循环遍历整个数组，挨个比较相邻的两个元素，如果两者不是期望的排序，那么就移动交换两者，直至数组结尾；
2. 一轮比较交换之后，最大数字被交换到末尾即数组的顶端。
3. 重复步骤1，比较除上一轮结尾数字之外的数组
4. 直至数组剩余最后一个数字，此时排序完成；

冒泡排序.gif