看漫画学java:什么是鸡尾酒排序?

在上一篇漫画中,小灰介绍了冒泡排序的思路和几种变化:

漫画:什么是冒泡排序?

那么,鸡尾酒排序又是何方神圣呢?我们这一期将会详细讲述。

让我们首先来回顾一下冒泡排序的思想:

冒泡排序的每一个元素都可以像小气泡一样,根据自身大小,一点一点向着数组的一侧移动。算法的每一轮从都是从左到右比较元素,进行单向的位置交换

那么鸡尾酒排序做了怎样的优化呢?

鸡尾酒排序的元素比较和交换过程是双向的。

让我们来举一个栗子:

有8个数组成一个无序数列:2,3,4,5,6,7,8,1,希望从小到大排序。

如果按照冒泡排序的思想,排序的过程是什么样呢?

第一轮结果(8和1交换)

第二轮结果(7和1交换)

第三轮结果(6和1交换)

第四轮结果(5和1交换)

第五轮结果(4和1交换)

第六轮结果(3和1交换)

第七轮结果(2和1交换)

鸡尾酒排序是什么样子呢?让我们来看一看详细过程:

第一轮(和冒泡排序一样,8和1交换)

第二轮

此时开始不一样了,我们反过来从右往左

比较和交换:

8已经处于有序区,我们忽略掉8,让1和7比较。元素1小于7,所以1和7交换位置:

接下来1和6比较,元素1小于6,所以1和6交换位置:

接下来1和5比较,元素1小于5,所以1和5交换位置:

接下来1和4交换,1和3交换,1和2交换,最终成为了下面的结果:

第三轮(虽然已经有序,但是流程并没有结束)

鸡尾酒排序的第三轮,需要重新从左向右比较和交换:

1和2比较,位置不变;2和3比较,位置不变;3和4比较,位置不变......6和7比较,位置不变。

没有元素位置交换,证明已经有序,排序结束。

这就是鸡尾酒排序的思路。排序过程就像钟摆一样,第一轮从左到右,第二轮从右到左,第三轮再从左到右......

public class CockTailSort {

private static void sort(int array[]){ int tmp = 0; for(int i=0; i<array.length>2-1; i++) { //有序标记,每一轮的初始是true boolean isSorted = true; //奇数轮,从左向右比较和交换 for(int j=i; j<array.length-i> ; j++) { if(array[j] > array[j+1]) { tmp = array[j]; array[j] = array[j+1]; array[j+1] = tmp; //有元素交换,所以不是有序,标记变为false isSorted = false; } } if(isSorted){ break; } //偶数轮,从右向左比较和交换 for(int j=array.length-i-1; j>i; j--) { if(array[j] < array[j-1]) { tmp = array[j]; array[j] = array[j-1]; array[j-1] = tmp; //有元素交换,所以不是有序,标记变为false isSorted = false; } } if(isSorted){ break; } }}public static void main(String[] args){ int[] array = new int[]{2,3,4,5,6,7,8,1}; sort(array); System.out.println(Arrays.toString(array));}/<array.length-i>/<array.length>

}

这段代码是鸡尾酒排序的原始实现。代码外层的大循环控制着所有排序回合,大循环内包含两个小循环,第一个循环从左向右比较并交换元素,第二个循环从右向左比较并交换元素。

让我们来回顾一下冒牌排序针对有序区的优化思路:

原始的冒泡排序,有序区的长度和排序的轮数是相等的。比如第一轮排序过后的有序区长度是1,第二轮排序过后的有序区长度是2 ......

要想优化,我们可以在每一轮排序的最后,记录下最后一次元素交换的位置,那个位置也就是无序数列的边界,再往后就是有序区了。

对于单向的冒泡排序,我们需要设置一个边界值,对于双向的鸡尾酒排序,我们需要设置两个边界值。请看代码:

public class CockTailSort {

private static void sort(int array[]){ int tmp = 0; //记录右侧最后一次交换的位置 int lastRightExchangeIndex = 0; //记录左侧最后一次交换的位置 int lastLeftExchangeIndex = 0; //无序数列的右边界,每次比较只需要比到这里为止 int rightSortBorder = array.length - 1; //无序数列的左边界,每次比较只需要比到这里为止 int leftSortBorder = 0; for(int i=0; i<array.length/2 ; i++) { //有序标记,每一轮的初始是true boolean isSorted = true; //奇数轮,从左向右比较和交换 for(int j=leftSortBorder; j<rightSortBorder; j++) { if(array[j] > array[j+1]) { tmp = array[j]; array[j] = array[j+1]; array[j+1] = tmp; //有元素交换,所以不是有序,标记变为false isSorted = false; lastRightExchangeIndex = j; } } rightSortBorder = lastRightExchangeIndex; if(isSorted){ break; } //偶数轮,从右向左比较和交换 for(int j=rightSortBorder; j>leftSortBorder; j--) { if(array[j] < array[j-1]) { tmp = array[j]; array[j] = array[j-1]; array[j-1] = tmp; //有元素交换,所以不是有序,标记变为false isSorted = false; lastLeftExchangeIndex = j; } } leftSortBorder = lastLeftExchangeIndex; if(isSorted){ break; } }}public static void main(String[] args){ int[] array = new int[]{2,3,4,5,6,7,8,1}; sort(array); System.out.println(Arrays.toString(array));}

}

代码中使用了左右两个边界值,rightSortBorder 代表右边界,leftSortBorder代表左边界。

在比较和交换元素时,奇数轮从 leftSortBorder 遍历到 rightSortBorder 位置,偶数轮从 rightSortBorder 遍历到 leftSortBorder 位置。

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