第三章 数组（5）

本文主要是介绍第三章 数组（5），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

3.5 数组排序算法

        对数据进行升序或降序排列是日常工作中经常遇到的需求，这就要求开发者必须掌握基本的数据排序算法，本节将介绍冒泡排序、选择排序和Arrays类提供的排序方法。

        3.5.1 冒泡排序

        冒泡排序是最常用的数组排序算法之一，它排序数组元素的过程通常按照“小数往前放，大数往后放”这样类似水中气泡往上升的动作，所以称作冒泡排序。它以简洁的思想与实现方法而备受青睐，是初学者最先接触的一个排序算法。

        （1）基本思路

        冒泡排序的基本思路是对比相邻的元素值，如果满足条件就交换元素值，把较小的元素移动到数组前面，把大的元素移动到数组后面（也就是交换两个元素的位置），这样较小的元素就像气泡一样从底部上升到顶部。

        （2）计算过程

        冒泡算法由双层循环实现，其中外层循环用于控制排序轮数，总轮数通常等于数组长度减1，因为最后一次循环只剩下一个数组元素，不需要对比。而内层循环主要用于对比数组中每个临近元素的大小，以确定是否交换位置，对比和交换次数以排序轮数而减少。例如，一个拥有6个元素的数组，在排序过程中每一次循环的排序过程和结果如下图所示，绿色的数字处于正在进行比较的状态，蓝色的数字表示处于等待排序的状态，黑色的数字表示已经完成排序的状态。

        算法完成第一轮比较后，把最大的元素值95移动到了最下面（相应的比95小的元素向前移动，类似气泡上升），当95下沉到底部之后就不会再参与下一轮的比较。按照这样的逻辑，每一轮比较之后，都会有一个最大元素下沉到底部。 当所有的元素都“沉底”之后，即得到升序排列的数组。

        3.5.2 直接选择排序

        直接选择排序算法属于选择排序的一种，它的排序速度要比冒泡排序快一些，也是常用的排序算法。

        （1）基本思路

        直接选择排序的基本思路是先指定一个排序位置（例如数组末尾），让指定位置的元素与其他元素逐一对比，如果知道最大或最小值就交换两个位置的值。

        直接选择排序与冒泡排序是有区别的。直接选择排序不是交换相邻元素，而是把满足条件的元素与指定的排序位置交换（如第一个元素与最后一个元素交换），这样排序好的位置逐渐扩大，最后整个数组都成为已排序好的格式。

        与冒泡排序相比，直接选择排序的交换次数要少很多，所以速度会快些。

        （2）计算过程

        以升序排列为例，算法会找出数组中值最大的元素，将值最大的元素与数组最后一个元素交换位置。例如，一个拥有6个元素的数组，在排序过程中每一次比较的过程和结果如图3所示，蓝色的数字表示等待比较的状态，黑色的数字表示已经完成排序的状态。在第一次比较的过程中，先找到了最大值63，再将63这个元素与最后一个元素互换位置， 完成互换之后，63的位置就固定了，不再参与下一次比较。第二次比较过程中，先找到了最大值24，再将24这个元素与当前最后一个元素互换位置，完成互换之后，24的位置就固定了。依此类推，每一次比较之后都会将最大的元素放在数组末尾。

        算法比较的次数为数组长度减1，因为最后一次比较时，只剩下两个等待比较的元素，完成这两个元素的比较之后，整个数组就完成了排序。

        3.5.3 反转排序

        顾名思义，反转排序就是以相反的顺序将原有数组的内容重新排序。反转排序算法在程序开发中也经常使用。

        （1）基本思路

        反转排序的思路非常简单，也很好理解，其实现思路就是将数组的第一个元素和最后一个元素进行替换，将第二个元素和倒数第二个元素进行替换，以此类推，直到将数组中的所有元素进行替换。

        反转排序是对数组两边的元素进行替换，所以for循环只需要循环数组长度的半数次。

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