漫画:什么是鸡尾酒排序?(修订版)

简介: 昨天小灰发布的漫画中存在一些勘误,所以今天重新发布一篇修订版,修正了代码当中的一些细节问题。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。

昨天小灰发布的漫画中存在一些勘误,所以今天重新发布一篇修订版,修正了代码当中的一些细节问题。


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。

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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:

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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)

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第二轮结果(7和1交换)

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第三轮结果(6和1交换)

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第四轮结果(5和1交换)

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第五轮结果(4和1交换)

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第六轮结果(3和1交换)

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第七轮结果(2和1交换)

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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)

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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:

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接下来1和6比较,元素1小于6,所以1和6交换位置:


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接下来1和5比较,元素1小于5,所以1和5交换位置:

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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:

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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......


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public class CockTailSort {

  1. private static void sort(int array[])
  2. {
  3.    int tmp  = 0;
  4.    for(int i=0; i<array.length/2; i++)
  5.    {
  6.        //有序标记,每一轮的初始是true
  7.        boolean isSorted = true;
  8.        //奇数轮,从左向右比较和交换
  9.        for(int j=i; j<array.length-i-1; j++)
  10.        {
  11.            if(array[j] > array[j+1])
  12.            {
  13.                tmp = array[j];
  14.                array[j] = array[j+1];
  15.                array[j+1] = tmp;
  16.                //有元素交换,所以不是有序,标记变为false
  17.                isSorted = false;
  18.            }
  19.        }
  20.        if(isSorted){
  21.            break;
  22.        }
  1.     //偶数轮之前,重新标记为true
  1.        isSorted = true;
  2.        //偶数轮,从右向左比较和交换
  3.        for(int j=array.length-i-1; j>i; j--)
  4.        {
  5.            if(array[j] < array[j-1])
  6.            {
  7.                tmp = array[j];
  8.                array[j] = array[j-1];
  9.                array[j-1] = tmp;
  10.                //有元素交换,所以不是有序,标记变为false
  11.                isSorted = false;
  12.            }
  13.        }
  14.        if(isSorted){
  15.            break;
  16.        }
  17.    }
  18. }
  19. public static void main(String[] args){
  20.    int[] array = new int[]{2,3,4,5,6,7,8,1};
  21.    sort(array);
  22.    System.out.println(Arrays.toString(array));
  23. }

}


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。


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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 {

  1. private static void sort(int array[])
  2. {
  3.    int tmp  = 0;
  4.    //记录右侧最后一次交换的位置
  5.    int lastRightExchangeIndex = 0;
  6.    //记录左侧最后一次交换的位置
  7.    int lastLeftExchangeIndex = 0;
  8.    //无序数列的右边界,每次比较只需要比到这里为止
  9.    int rightSortBorder = array.length - 1;
  10.    //无序数列的左边界,每次比较只需要比到这里为止
  11.    int leftSortBorder = 0;
  12.    for(int i=0; i<array.length/2; i++)
  13.    {
  14.        //有序标记,每一轮的初始是true
  15.        boolean isSorted = true;
  16.        //奇数轮,从左向右比较和交换
  17.        for(int j=leftSortBorder; j<rightSortBorder; j++)
  18.        {
  19.            if(array[j] > array[j+1])
  20.            {
  21.                tmp = array[j];
  22.                array[j] = array[j+1];
  23.                array[j+1] = tmp;
  24.                //有元素交换,所以不是有序,标记变为false
  25.                isSorted = false;
  26.                lastRightExchangeIndex = j;
  27.            }
  28.        }
  29.        rightSortBorder = lastRightExchangeIndex;
  30.        if(isSorted){
  31.            break;
  32.        }
  1.     //偶数轮之前,重新标记为true
  1.        isSorted = true;
  2.        //偶数轮,从右向左比较和交换
  3.        for(int j=rightSortBorder; j>leftSortBorder; j--)
  4.        {
  5.            if(array[j] < array[j-1])
  6.            {
  7.                tmp = array[j];
  8.                array[j] = array[j-1];
  9.                array[j-1] = tmp;
  10.                //有元素交换,所以不是有序,标记变为false
  11.                isSorted = false;
  12.                lastLeftExchangeIndex = j;
  13.            }
  14.        }
  15.        leftSortBorder = lastLeftExchangeIndex;
  16.        if(isSorted){
  17.            break;
  18.        }
  19.    }
  20. }
  21. public static void main(String[] args){
  22.    int[] array = new int[]{2,3,4,5,6,7,8,1};
  23.    sort(array);
  24.    System.out.println(Arrays.toString(array));
  25. }

}


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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—————END—————


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