在上一篇：数据结构与算法系列十（排序概述） 中，我们列举了常用的排序算法，以及分析了如何综合衡量排序算法的优劣。如果你还没有看上一篇的内容，可以去看一看，应该会有所收获。
从这一篇开始，我们把每一种排序算法，从算法的思想，到代码实现都做一个分享。那么你准备好了吗？
我们这一篇的主角是：冒泡排序
#考考你：
1.你知道冒泡排序的核心思想吗？
2.你能用java实现冒泡排序吗？
3.你能写出更优秀的冒泡排序代码吗？
案例
冒泡排序思想
假设有一个待排序序列：[4, 5, 6, 3, 2, 1]。我们需要按照升序进行排序，排序后的序列是这样的：[1, 2, 3, 4, 5, 6]。
如何通过冒泡排序实现呢？
这里我们先来理解冒泡排序中的冒泡两个字。所谓冒泡就像平静的水面，鱼儿从水底吹气一样，一个一个的水泡向上冒，很诗情画意，我们都向往这样的生活环境对吧。
那么请保持这个美好的姿势，我们一起来理解冒泡排序的思想，先看一个图：
冒泡排序核心思想：
假设待排序序列有n个元素，需要经过n次冒泡，每一次冒泡过程中依次比较交换相邻的两个元素，一次冒泡结束，都会有1个元素到达指定的目标位置。这里的关键词有：
1.n个元素，n次冒泡
2.比较交换相邻元素
冒泡排序代码实现
排序代码
/**
* 冒泡排序：普通实现版本
* @param array：待排序数组
* @param n：待排序数组大小
*/
public static void sort_1(Integer [] array,int n){
// 如果排序数组规模小于等于1，直接返回
if(n <= 1){
return;
}
// 有n个元素，进行n次冒泡
for(int i = 0; i < n; i++){
// 每一次冒泡，比较交换相邻两个元素
for(int j = 0; j < n-i-1; j++){
if(array[j] > array[j+1]){
int tmp = array[j];
array[j] = array[j+1];
array[j+1] = tmp;
}
}
}
}
测试代码
public static void main(String[] args) {
// 初始化测试数组
Integer[] array = {4,5,6,3,2,1};
// 排序前
System.out.println("1.排序前数组：" + Arrays.deepToString(array));
// 排序后
sort_1(array,array.length);
// 排序后
System.out.println("2.排序后数组：" + Arrays.deepToString(array));
}
测试结果：
D:\02teach\01soft\jdk8\bin\java
com.anan.algorithm.sort.BubbleSort
1.排序前数组：[4, 5, 6, 3, 2, 1]
2.排序后数组：[1, 2, 3, 4, 5, 6]
Process finished with exit code 0
冒泡排序实现优化
优化分析
在冒泡排序普通实现版本，我们严格按照冒泡排序的思想：n个元素、n次冒泡，每一次冒泡依次比较交换相邻元素。实现了一个冒泡排序。
在这里，请你先简单思考一下：有没有更优化的实现方式呢？
我们先来分析一下冒泡排序算法的时间复杂度，结合代码我们发现冒泡排序的时间复杂度是：O(n^2) ，有两次for循环，这不是一个高效的算法对吧。如果说我们能够减少冒泡的次数，则可以极大提升算法的执行效率。
问题来了：什么情况下可以减少冒泡次数呢？
其实我们只要结合冒泡排序算法的核心思想后半部分：比较交换相邻的元素。如果说在一次冒泡中，没有发生相邻元素的交换，那说明待排序序列已经有序了，不管后面还剩下多少次冒泡，我们都不需要再进行冒泡下去了。这样是不是就减少冒泡的次数了呢
关于减少冒泡次数的分析，如果你暂时没有理解过来的话，没有关系。请看我们下面的代码实现，相信结合代码你会恍然大悟。
优化代码实现
/**
* 冒泡排序：优化实现版本
* @param array：待排序数组
* @param n：待排序数组大小
*/
public static void sort_2(Integer [] array,int n){
// 如果排序数组规模小于等于1，直接返回
if(n <= 1){
return;
}
// 优化标识
// 如果某一次冒泡过程中，没有发生数据交换
// 则说明已经排好了序，不需要在继续冒泡
boolean flag = false;
// n个元素，n次冒泡
for(int i = 0; i < n; i++){
// 重置是否发生交换标识
flag = false;
// 每一次冒泡中，比较交换相邻元素
for(int j = 0; j < n-i-1; j++){
if(array[j] > array[j+1]){
int tmp = array[j];
array[j] = array[j+1];
array[j+1] = tmp;
// 发生了数据交换
flag = true;
}
}
// 一次冒泡结束,检查是否发生了数据交换
// 如果没有发生数据交换，说明序列已经有序，不需要再继续冒泡了
System.out.println("第【" + (i+1) + "】次冒泡.");
if( !flag){
break;
}
}
}
测试代码
public static void main(String[] args) {
// 初始化测试数组
Integer[] array = {4,5,6,3,2,1};
// 排序前
System.out.println("1.排序前数组：" + Arrays.deepToString(array));
// 第一次排序
System.out.println("2.第一次排序-------------------------------start");
sort_2(array,array.length);
System.out.println("3.第一次排序后数组：" + Arrays.deepToString(array));
// 第二次排序
System.out.println("4.第二次排序-------------------------------start");
sort_2(array,array.length);
System.out.println("5.第二次排序后数组：" + Arrays.deepToString(array));
}
讨论分享
#考考你答案：
1.你知道冒泡排序的核心思想吗？
1.1.假设待排序序列有n个元素
1.2.整个排序过程中，需要n次冒泡
1.3.每一次冒泡过程中，依次比较交换相邻两个元素
1.4.一次冒泡结束，都会有一个元素到达指定的位置
2.你能用java实现冒泡排序吗？
2.1.参考【3.2】节案例实现
3.你能写出更优秀的冒泡排序代码吗？
3.1.结合冒泡排序算法的核心思想：n个元素、n次冒泡，每一次冒泡依次比较交换相邻的两个元素
3.2.如果在某一次冒泡中，没有发生元素交换
3.3.说明待排序序列已经有序，不需要再进行冒泡下去
