在编程中，排序算法是基础且重要的知识点之一。其中，冒泡排序是一种简单直观的排序方法，虽然其效率较低，但因其逻辑清晰易懂而被广泛用于教学和理解排序的基本原理。本文将通过Java语言来实现冒泡排序，并逐步解析其实现过程。
冒泡排序的基本原理
冒泡排序的核心思想是通过多次遍历数组，每次比较相邻元素，如果顺序不符合要求（例如从小到大排序时前一个元素大于后一个元素），则交换它们的位置。这样一轮遍历结束后，最大的元素会“浮”到数组的末尾。接下来继续对剩余部分重复此操作，直到整个数组有序。
Java代码实现
```java
public class BubbleSort {
public static void main(String[] args) {
int[] array = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
System.out.println("原始数组:");
printArray(array);
bubbleSort(array);
System.out.println("排序后的数组:");
printArray(array);
}
// 冒泡排序方法
public static void bubbleSort(int[] arr) {
int n = arr.length;
boolean swapped; // 标记本轮是否有交换发生
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
swapped = false;
// 每次循环减少一次比较次数
for (int j = 0; j < n - 1 - i; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
// 交换元素
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
swapped = true;
}
}
// 如果没有发生交换，说明数组已经有序
if (!swapped) break;
}
}
// 打印数组方法
public static void printArray(int[] arr) {
for (int num : arr) {
System.out.print(num + " ");
}
System.out.println();
}
}
```
代码详解
1. 主函数：定义了一个整型数组`array`，并调用了`bubbleSort()`方法对其进行排序。排序前后分别打印数组内容以便观察变化。
2. 冒泡排序方法：
- 使用两个嵌套循环完成排序。外层循环控制遍历次数，内层循环负责具体比较与交换。
- 引入布尔变量`swapped`，用于优化算法。若某轮遍历未发生任何交换，则提前结束排序，避免不必要的计算。
3. 打印数组方法：简单地遍历数组并将每个元素输出，便于查看结果。
算法性能分析
- 时间复杂度：最坏情况下（即数组完全逆序）为O(n²)，平均情况也为O(n²)。
- 空间复杂度：原地排序，空间复杂度为O(1)。
尽管冒泡排序效率不高，但在理解和学习排序算法的过程中具有重要意义。通过上述Java实现，我们可以清楚地看到该算法的操作流程及优化点，这对于进一步学习更高效的排序算法如快速排序、归并排序等打下了坚实的基础。
