Thuật toán Bubble Sort – Giới thiệu chi tiết và code ví dụ trên nhiều ngôn ngữ lập trình » https://final-blade.com

Chào ace, bài này chúng ta sẽ tìm hiểu về một trong các thuật toán sắp xếp được sử dụng nhiều trong lập trình và thực tế nhất đó là Bubble Sort, sau đây cafedev sẽ giới thiệu và chia sẻ chi tiết(khái niệm, ứng dụng của nó, code ví dụ, điểm mạnh, điểm yếu…) về Bubble Sort thông qua các phần sau.

1. Giới thiệu

Bubble Sort là thuật toán sắp xếp đơn giản nhất hoạt động bằng cách hoán đổi nhiều lần các phần tử liền kề nếu chúng sai thứ tự.

Ví dụ dùng thuật toán Bubble Sort:

Vòng chạy đầu tiên:

(5 1 4 2 8) -> (1 5 4 2 8), Ở đây, thuật toán so sánh hai phần tử đầu tiên và hoán đổi vì 5> 1.

(1 5 4 2 8) -> (1 4 5 2 8), Hoán đổi vì 5> 4

(1 4 5 2 8) -> (1 4 2 5 8), Hoán đổi vì 5> 2

(1 4 2 5 8) -> (1 4 2 5 8), Bây giờ, vì các phần tử này đã có thứ tự (8> 5), thuật toán không hoán đổi chúng.

Vòng chạy thứ hai:

(1 4 2 5 8) -> (1 4 2 5 8)

(1 4 2 5 8) -> (1 2 4 5 8), Hoán đổi vì 4> 2

(1 2 4 5 8) -> (1 2 4 5 8)

(1 2 4 5 8) -> (1 2 4 5 8)

Bây giờ, mảng đã được sắp xếp, nhưng thuật toán của chúng tôi không biết liệu nó có hoàn thành hay không. Thuật toán cần một lần chuyển toàn bộ mà không có bất kỳ sự hoán đổi nào để biết nó được sắp xếp.

Vòng chạy thứ ba:

(1 2 4 5 8) -> (1 2 4 5 8)

(1 2 4 5 8) -> (1 2 4 5 8)

(1 2 4 5 8) -> (1 2 4 5 8)

(1 2 4 5 8) -> (1 2 4 5 8)

2. Code ví dụ trên nhiều ngôn từ lập trình

C++

// C++ program for implementation of Bubble sort  
#include  
using namespace std; 
  
void swap(int *xp, int *yp)  
{  
    int temp = *xp;  
    *xp = *yp;  
    *yp = temp;  
}  
  
// A function to implement bubble sort  
void bubbleSort(int arr[], int n)  
{  
    int i, j;  
    for (i = 0; i < n-1; i++)      
      
    // Last i elements are already in place  
    for (j = 0; j < n-i-1; j++)  
        if (arr[j] > arr[j+1])  
            swap(&arr[j], &arr[j+1]);  
}  
  
/* Function to print an array */
void printArray(int arr[], int size)  
{  
    int i;  
    for (i = 0; i < size; i++)  
        cout << arr[i] << " ";  
    cout << endl;  
}  
  
// Driver code  
int main()  
{  
    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};  
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);  
    bubbleSort(arr, n);  
    cout<<"Sorted array: \n";  
    printArray(arr, n);  
    return 0;  
}  

C


// C program for implementation of Bubble sort 
#include  
  
void swap(int *xp, int *yp) 
{ 
    int temp = *xp; 
    *xp = *yp; 
    *yp = temp; 
} 
  
// A function to implement bubble sort 
void bubbleSort(int arr[], int n) 
{ 
   int i, j; 
   for (i = 0; i < n-1; i++)       
  
       // Last i elements are already in place    
       for (j = 0; j < n-i-1; j++)  
           if (arr[j] > arr[j+1]) 
              swap(&arr[j], &arr[j+1]); 
} 
  
/* Function to print an array */
void printArray(int arr[], int size) 
{ 
    int i; 
    for (i=0; i < size; i++) 
        printf("%d ", arr[i]); 
    printf("\n"); 
} 
  
// Driver program to test above functions 
int main() 
{ 
    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90}; 
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); 
    bubbleSort(arr, n); 
    printf("Sorted array: \n"); 
    printArray(arr, n); 
    return 0; 
} 

Java

// Java program for implementation of Bubble Sort 
class BubbleSort 
{ 
    void bubbleSort(int arr[]) 
    { 
        int n = arr.length; 
        for (int i = 0; i < n-1; i++) 
            for (int j = 0; j < n-i-1; j++) 
                if (arr[j] > arr[j+1]) 
                { 
                    // swap arr[j+1] and arr[j] 
                    int temp = arr[j]; 
                    arr[j] = arr[j+1]; 
                    arr[j+1] = temp; 
                } 
    } 
  
    /* Prints the array */
    void printArray(int arr[]) 
    { 
        int n = arr.length; 
        for (int i=0; i

Python


# Python program for implementation of Bubble Sort 
  
def bubbleSort(arr): 
    n = len(arr) 
  
    # Traverse through all array elements 
    for i in range(n): 
  
        # Last i elements are already in place 
        for j in range(0, n-i-1): 
  
            # traverse the array from 0 to n-i-1 
            # Swap if the element found is greater 
            # than the next element 
            if arr[j] > arr[j+1] : 
                arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j] 
  
# Driver code to test above 
arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90] 
  
bubbleSort(arr) 
  
print ("Sorted array is:") 
for i in range(len(arr)): 
    print ("%d" %arr[i]),  

C#

// C# program for implementation  
// of Bubble Sort 
using System; 
  
class GFG 
{  
    static void bubbleSort(int []arr) 
    { 
        int n = arr.Length; 
        for (int i = 0; i < n - 1; i++) 
            for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) 
                if (arr[j] > arr[j + 1]) 
                { 
                    // swap temp and arr[i] 
                    int temp = arr[j]; 
                    arr[j] = arr[j + 1]; 
                    arr[j + 1] = temp; 
                } 
    } 
  
    /* Prints the array */
    static void printArray(int []arr) 
    { 
        int n = arr.Length; 
        for (int i = 0; i < n; ++i) 
            Console.Write(arr[i] + " "); 
        Console.WriteLine(); 
    } 
  
    // Driver method 
    public static void Main() 
    { 
        int []arr = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90}; 
        bubbleSort(arr); 
        Console.WriteLine("Sorted array"); 
        printArray(arr); 
    } 
  
} 

PHP


 $arr[$j+1]) 
            { 
                $t = $arr[$j]; 
                $arr[$j] = $arr[$j+1]; 
                $arr[$j+1] = $t; 
            } 
        } 
    } 
} 
  
// Driver code to test above 
$arr = array(64, 34, 25, 12, 22, 11, 90); 
  
$len = sizeof($arr); 
bubbleSort($arr); 
  
echo "Sorted array : \n"; 
  
for ($i = 0; $i < $len; $i++) 
    echo $arr[$i]." ";  
?> 

Kết quả :

Sorted array:
11 12 22 25 34 64 90

Hình minh họa thuật toán Bubble Sort chạy .

Cách triển khai tối ưu hoá hơn:

Hàm trên luôn chạy O ( n ^ 2 ) thời hạn ngay cả khi mảng được sắp xếp. Nó hoàn toàn có thể được tối ưu hóa bằng cách dừng thuật toán nếu vòng lặp bên trong không gây ra bất kể sự hoán đổi nào .

Trên C++


// Optimized implementation of Bubble sort 
#include  
  
void swap(int *xp, int *yp) 
{ 
    int temp = *xp; 
    *xp = *yp; 
    *yp = temp; 
} 
  
// An optimized version of Bubble Sort 
void bubbleSort(int arr[], int n) 
{ 
   int i, j; 
   bool swapped; 
   for (i = 0; i < n-1; i++) 
   { 
     swapped = false; 
     for (j = 0; j < n-i-1; j++) 
     { 
        if (arr[j] > arr[j+1]) 
        { 
           swap(&arr[j], &arr[j+1]); 
           swapped = true; 
        } 
     } 
  
     // IF no two elements were swapped by inner loop, then break 
     if (swapped == false) 
        break; 
   } 
} 
  
/* Function to print an array */
void printArray(int arr[], int size) 
{ 
    int i; 
    for (i=0; i < size; i++) 
        printf("%d ", arr[i]); 
    printf("n"); 
} 
  
// Driver program to test above functions 
int main() 
{ 
    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90}; 
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); 
    bubbleSort(arr, n); 
    printf("Sorted array: \n"); 
    printArray(arr, n); 
    return 0; 
} 

Trên Java

// Optimized java implementation 
// of Bubble sort 
import java.io.*; 
  
class GFG  
{ 
    // An optimized version of Bubble Sort 
    static void bubbleSort(int arr[], int n) 
    { 
        int i, j, temp; 
        boolean swapped; 
        for (i = 0; i < n - 1; i++)  
        { 
            swapped = false; 
            for (j = 0; j < n - i - 1; j++)  
            { 
                if (arr[j] > arr[j + 1])  
                { 
                    // swap arr[j] and arr[j+1] 
                    temp = arr[j]; 
                    arr[j] = arr[j + 1]; 
                    arr[j + 1] = temp; 
                    swapped = true; 
                } 
            } 
  
            // IF no two elements were  
            // swapped by inner loop, then break 
            if (swapped == false) 
                break; 
        } 
    } 
  
    // Function to print an array  
    static void printArray(int arr[], int size) 
    { 
        int i; 
        for (i = 0; i < size; i++) 
            System.out.print(arr[i] + " "); 
        System.out.println(); 
    } 
  
    // Driver program 
    public static void main(String args[]) 
    { 
        int arr[] = { 64, 34, 25, 12, 22, 11, 90 }; 
        int n = arr.length; 
        bubbleSort(arr, n); 
        System.out.println("Sorted array: "); 
        printArray(arr, n); 
    } 
} 

Trên Python3

# Python3 Optimized implementation 
# of Bubble sort 
  
# An optimized version of Bubble Sort 
def bubbleSort(arr): 
    n = len(arr) 
   
    # Traverse through all array elements 
    for i in range(n): 
        swapped = False
  
        # Last i elements are already 
        #  in place 
        for j in range(0, n-i-1): 
   
            # traverse the array from 0 to 
            # n-i-1. Swap if the element  
            # found is greater than the 
            # next element 
            if arr[j] > arr[j+1] : 
                arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j] 
                swapped = True
  
        # IF no two elements were swapped 
        # by inner loop, then break 
        if swapped == False: 
            break
           
# Driver code to test above 
arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90] 
   
bubbleSort(arr) 
   
print ("Sorted array :") 
for i in range(len(arr)): 
    print ("%d" %arr[i],end=" ") 

Trên C#

// Optimized C# implementation 
// of Bubble sort 
using System; 
  
class GFG 
{  
    // An optimized version of Bubble Sort 
    static void bubbleSort(int []arr, int n) 
    { 
        int i, j, temp; 
        bool swapped; 
        for (i = 0; i < n - 1; i++)  
        { 
            swapped = false; 
            for (j = 0; j < n - i - 1; j++)  
            { 
                if (arr[j] > arr[j + 1])  
                { 
                    // swap arr[j] and arr[j+1] 
                    temp = arr[j]; 
                    arr[j] = arr[j + 1]; 
                    arr[j + 1] = temp; 
                    swapped = true; 
                } 
            } 
  
            // IF no two elements were  
            // swapped by inner loop, then break 
            if (swapped == false) 
                break; 
        } 
    } 
  
    // Function to print an array  
    static void printArray(int []arr, int size) 
    { 
        int i; 
        for (i = 0; i < size; i++) 
            Console.Write(arr[i] + " "); 
        Console.WriteLine(); 
    } 
  
    // Driver method  
    public static void Main() 
    { 
        int []arr = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90}; 
        int n = arr.Length; 
        bubbleSort(arr,n); 
        Console.WriteLine("Sorted array"); 
        printArray(arr,n); 
    } 
  
} 

Trên PHP


 $arr[$j+1]) 
            { 
                $t = $arr[$j]; 
                $arr[$j] = $arr[$j+1]; 
                $arr[$j+1] = $t; 
                $swapped = True; 
            } 
        } 
  
        // IF no two elements were swapped 
        // by inner loop, then break 
        if ($swapped == False) 
            break; 
    } 
} 
          
// Driver code to test above 
$arr = array(64, 34, 25, 12, 22, 11, 90);  
$len = sizeof($arr); 
bubbleSort($arr); 
  
echo "Sorted array : \n"; 
  
for($i = 0; $i < $len; $i++) 
    echo $arr[$i]." "; 
      
?> 

Kết quả :

Sorted array:
11 12 22 25 34 64 90

3. Độ phức tạp

Độ phức tạp thời gian của trường hợp xấu nhất và trung bình: O (n * n). Trường hợp xấu nhất xảy ra khi mảng được sắp xếp ngược lại.

Độ phức tạp về thời gian của trường hợp tốt nhất: O (n). Trường hợp tốt nhất xảy ra khi mảng đã được sắp xếp.

Không gian phụ trợ: O (1)

Trường hợp ranh giới: Sắp xếp bong bóng mất thời gian tối thiểu (Thứ tự của n) khi các phần tử đã được sắp xếp.

Sắp xếp tại chỗ: Có

Ổn định:

Nguồn và Tài liệu tiếng anh tham khảo:

Tài liệu từ cafedev:

Nếu bạn thấy hay và hữu dụng, bạn hoàn toàn có thể tham gia những kênh sau của cafedev để nhận được nhiều hơn nữa :
Chào thân ái và quyết thắng !

Đăng ký kênh youtube để ủng hộ Cafedev nha các bạn, Thanks you!