冒泡排序

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作的排序算法之一，但它对于少数元素之外的数列排序是很没有效率的。

冒泡排序是与插入排序拥有相等的执行时间，但是两种法在需要的交换次数却很大地不同。在最坏的情况，冒泡排序需要 $O(n^2)$ 次交换，而插入排序只要最多 $O(n)$ 交换。冒泡排序的实现（类似下面）通常会对已经排序好的数列拙劣地执行（ $O(n^2)$ ），而插入排序在这个例子只需要 $O(n)$ 个运算。因此很多现代的算法教科书避免使用冒泡排序，而用插入排序取代之。冒泡排序如果能在内部循环第一次执行时，使用一个旗标来表示有无需要交换的可能，也有可能把最好的复杂度降低到 $O(n)$ 。在这个情况，在已经排序好的数列就无交换的需要。若在每次走访数列时，把走访顺序和比较大小反过来，也可以稍微地改进效率。有时候称为往返排序，因为算法会从数列的一端到另一端之间穿梭往返。

冒泡排序算法的运作如下：

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
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。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。
针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。

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。

  1 // 参考白话经典算法之冒泡排序的思想
  2 #include <stdio.h>
  3 
  4 void SwapValue(int *OperatorA, int *OperatorB)
  5 {
  6     if ((NULL == OperatorA) || (NULL == OperatorB))
  7     {
  8         printf ("Invalid Parameter(s)!\n");
  9         return;
 10     }
 11 
 12     if ((*OperatorA) != (*OperatorB))
 13     {
 14         *OperatorA ^= *OperatorB;
 15         *OperatorB ^= *OperatorA;
 16         *OperatorA ^= *OperatorB;
 17     }
 18 }
 19 
 20 void BabbleSort(int *a, int N)
 21 {
 22     if ((NULL == a) || (N <= 0))
 23     {
 24         printf ("Invalid Parameter(s)!\n");
 25         return;
 26     }
 27 
 28     for (int i = 0; i < N; ++i)
 29     {
 30         for (int j = 1; j < (N - i); ++j)
 31         {
 32             if (a[j] < a[j-1])
 33             {
 34                 SwapValue (&a[j], &a[j-1]);
 35             }
 36         }
 37     }
 38 }
 39 
 40 // 优化一，若排序在循环完成之前完成，则循环不必继续下去
 41 void BabbleSort1(int *a, int N)
 42 {
 43     if ((NULL == a) || (N <= 0))
 44     {
 45         printf ("Invalid Parameter(s)!\n");
 46         return;
 47     }
 48 
 49     bool bFlag = true;
 50     int nLength = N;
 51 
 52     while (bFlag)
 53     {
 54         bFlag = false;
 55         for (int i = 1; i < nLength; ++i)
 56         {
 57             if (a[i] < a[i-1])
 58             {
 59                 SwapValue (&a[i], &a[i-1]);
 60                 bFlag = true;
 61             }
 62         }
 63 
 64         --nLength;
 65     }
 66 }
 67 
 68 // 优化二，若数组后面已经有序且都比前面的大，则没有必要将他们参与到排序中
 69 void BabbleSort2(int *a, int N)
 70 {
 71     if ((NULL == a) || (N <= 0))
 72     {
 73         printf ("Invalid Parameter(s)!\n");
 74         return;
 75     }
 76 
 77     int nFlag = N;
 78     int nLength;
 79 
 80     while (nFlag > 0)
 81     {
 82         nLength = nFlag;
 83         nFlag = 0;
 84 
 85         for (int i = 1; i < nLength; ++i)
 86         {
 87             if (a[i] < a[i-1])
 88             {
 89                 SwapValue (&a[i], &a[i-1]);
 90                 nFlag = i;
 91             }
 92         }
 93     }
 94 }
 95 
 96 int main(void)
 97 {
 98     int a1[9] = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1};
 99     int a2[9] = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1};
100     int a3[9] = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1};
101 
102     BabbleSort(a1, 9);
103     BabbleSort1(a2, 9);
104     BabbleSort2(a3, 9);
105 
106     for (int i = 0; i < 9; ++i)
107     {
108         printf ("%d ", a1[i]);
109     }
110 
111     printf ("\n");
112 
113     for (int i = 0; i < 9; ++i)
114     {
115         printf ("%d ", a2[i]);
116     }
117 
118     printf ("\n");
119 
120     for (int i = 0; i < 9; ++i)
121     {
122         printf ("%d ", a3[i]);
123     }
124 
125     printf ("\n");
126 
127     return 0;
128 }