实验: shell-冒泡排序

冒泡排序(BubbleSort)以其“在排序过程中相邻元素不断交换,一些元素慢慢被换到最后,看起来就像是元素在冒泡一样”而得名,是一种简单的基于关键词比较的排序算法。

算法原理:

冒泡排序的原理(以递增序为例)是每次从头开始依次比较相邻的两个元素,如果后面一个元素比前一个要大,说明顺序不对,则将它们交换,本次循环完毕之后再次从头开始扫描,直到某次扫描中没有元素交换,说明每个元素都不比它后面的元素大,至此排序完成。

由于冒泡排序简洁的特点,它通常被用来对于计算机程序设计入门的学生介绍算法的概念。

时间复杂度:

若文件的初始状态是排好序的的,一趟扫描即可完成排序。所需的关键字比较次数C和记录移动次数 M 均达到最小值(Cmin = n-1、Mmin = 0)

所以,冒泡排序最好的时间复杂度为O(N)。

若初始文件是反序的,需要进行N趟排序。每趟排序要进行 C = N-1次关键字的比较(1≤i≤N-1)和总共(Mmax = (N*(N-1))/2)次的移动(移动次数由乱序对的个数决定,即多少对元素顺序不对,如 1 3 4 2 5 中共有(3,2)、(4,2)两个乱序对),在这种情况下,比较和移动次数均达到最大值(Cmax =N*(N-1) + Mmax=(N*(N-1))/2 = O(N2))。所以,冒泡排序的最坏时间复杂度为O(N2)

综上,冒泡排序总的平均时间复杂度为O(N^2)。

算法稳定性:

冒泡排序就是把小的元素往前调或者把大的元素往后调。比较是相邻的两个元素比较,交换也发生在这两个元素之间。如果两个相等的元素相邻,那么根据我们的算法。它们之间没有发生交换;如果两个相等的元素没有相邻,那么即使通过前面的两两交换把两个相邻起来,这时候也不会交换,所以相同元素的前后顺序并没有改变,所以冒泡排序是一种稳定排序算法。

算法改进:

由于冒泡排序算法还是比较慢的,所以有很多人对在此基础上进行了改进,我只简单介绍一下我所知道的。

第一种是上浮操作与下沉操作相结合。传统的冒泡排序只有上浮操作,如果碰到一些很特殊的数据就会显得笨一点,例如(2、3、4、5、1)这个数列按增序排列,那么按照普通冒泡算法就要扫描5趟,可是我们一眼就看出来直接把 1 挪到第一个就行了,扫描 5 次实在是太笨了,于是我们在每次上浮操作后加上一个下沉操作,这样就更快了。

第二中改进是减少无效比较的次数。所谓无效比较就是当我们已知结果却还要去比较。如果我们多观察冒泡排序的中间过程,我们就会发现,末尾的一些元素在一定次数的扫描后已经到达最终位置了(因为每次扫描后都至少会有一个新的元素到达最终位置),再比较就会造成无效比较。改进方法是,记录下每次扫描中发生交换的最后一个元素位置,下一次扫描就到这里为止。

在这里插入图片描述

实验案例:

#!/bin/bash
array=(3 2 5 1 4)

for ((i=1;i<${#array[*]};i++))    ###比较轮数为数组长度减1,从1开始
do
  for ((j=0;j<${#array[*]}-i;j++))   ###比较相邻两个元素,较大的数往后放,比较次数随比较轮数而减少

  do
   if [ ${array[$j]} -gt ${array[$[$j+1]]} ];then  ###如果第一个元素比第二个元素大就互换
    temp=${array[$j]}   ###把第一个元素值保存到临时变量中
    array[$j]=${array[$[$j+1]]}  ###把第二个元素值保存到第一个元素中
    array[$[$j+1]]=$temp   ###把临时变量(也就是第一个元素原值)保存到第二个元素中
   fi
 done
done

echo ${array[*]}

实验截图:
在这里插入图片描述

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/m0_46563938/article/details/108207163
今日推荐