轻松一“泡”，清晰理解冒泡排序

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2024-01-26 18:33:59

冒泡排序：算法概述

冒泡排序是一种简单的排序算法，因其形象生动的排序过程而得名。它通过不断比较相邻元素的大小，将较大的元素“泡”到数组末尾，从而使整个数组按从小到大排序。

冒泡排序的具体步骤如下：

初始化：
- 将一个标记位设置为 True，表示数组中还有无序元素。
- 将数组的第一个元素与第二个元素进行比较。
比较与交换：
- 如果第一个元素大于第二个元素，则交换这两个元素的位置。
- 将标记位设置为 False，表示数组中可能还有无序元素。
循环：
- 将第一个元素与第三个元素进行比较，依次类推，直到最后一个元素。
- 重复步骤 2 和 3，直到标记位一直为 True，即数组中已经没有无序元素。
- 此时，数组已经按从小到大排序。

动图演示：冒泡排序过程

为了更直观地理解冒泡排序的过程，我们准备了一个动图演示。假设我们要对数组 [5, 3, 1, 2, 4] 进行排序。

[动图：冒泡排序过程]

从动图中我们可以看到，冒泡排序通过不断比较相邻元素的大小，将较大的元素“泡”到数组末尾。经过多次比较和交换，最终数组 [1, 2, 3, 4, 5] 按从小到大排序。

优化技巧：提前结束排序

冒泡排序有一个优化技巧，可以减少比较和交换的次数。在排序过程中，我们可以设置一个标记位来跟踪数组中是否还有无序元素。如果在某一次循环中没有发生任何交换，则说明数组已经有序，我们可以提前结束排序。

def bubble_sort(array):
    """冒泡排序算法

    参数：
        array：需要排序的数组

    返回：
        排序后的数组
    """

    # 设置标记位，表示数组中还有无序元素
    swapped = True

    # 循环比较和交换
    while swapped:
        swapped = False  # 重置标记位

        # 遍历数组
        for i in range(1, len(array)):
            # 如果相邻元素无序，则交换位置
            if array[i - 1] > array[i]:
                array[i - 1], array[i] = array[i], array[i - 1]
                swapped = True  # 发生交换，更新标记位

    # 返回排序后的数组
    return array