快速排序算法与冒泡排序算法的比较

原理分析

1.冒泡排序：

​

---

交换排序顾名思义就是通过元素的两两比较，判断是否符合要求，如过不符合就交换位置来达到排序的目的。冒泡排序名字的由来就是因为在交换过程中，类似水冒泡，小（大）的元素经过不断的交换由水底慢慢的浮到水的顶端。

冒泡排序的思想就是利用的比较交换，利用循环将第 i 小或者大的元素归位，归位操作利用的是对 n 个元素中相邻的两个进行比较，如果顺序正确就不交换，如果顺序错误就进行位置的交换。通过重复的循环访问数组，直到没有可以交换的元素，那么整个排序就已经完成了。

​ 冒泡排序性能分析：

1.空间效率：仅使用常数个辅助单元，空间复杂度为Ο(1)。

2.时间效率：最坏情况与平均情况均为Ο(n²)。

---

2.快速排序：

​

​ 快速排序使用分治法（Divide and conquer）策略来把一个串行（list）分为两个子串行（sub-lists）。

​ 快速排序又是一种分而治之思想在排序算法上的典型应用。本质上来看，快速排序应该算是在冒泡排序基础上的递归分治法。

---

实现步骤：

1.从数列中挑出一个元素，称为 “基准”（pivot）;

2.重新排序数列，所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元 素比基准值大的摆在基准的 后面（相同的数可以到任一边）。在这个 分区退出之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区操 作；

3.递归地把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序；

---

​ 快速排序的最坏运行情况是 O(n²)，比如说顺序数列的快排。但它的平摊期望时间是 O(nlogn)，且 O(nlogn) 记号中隐含的常数因子很小，比复杂度稳定等于 O(nlogn) 的归并排序要小很多。所以，对绝大多数顺序性较弱的随机数列而言，快速排序总是优于归并排序。

---

效率对比

生成了一万个随机数后利用两种排序法的时间对比

快速排序算法:

​

冒泡排序算法：

​

---

完整代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>

//数组两个元素交换函数
void swap(int *a,int *b){
    int t;
    t=*a;
    *a=*b;
    *b=t;
}

//快速排序算法
void Quicksort(int *a,int left,int right){
    if(left>=right)
        return;
    int pivot = a[right];
     int m=left,n=right-1;
    while(m<n){
        while(a[m] < pivot && m<n)
            m++;
        while(a[n] >= pivot && m<n)
            n--;
        swap(&a[m], &a[n]);
    }
        if(a[m]>=a[right])
            swap(&a[m], &a[right]);
        else
            m++;
        if(m)
            Quicksort(a, left, m - 1);
            Quicksort(a, m + 1, right);

}

//快速排序算法标准接口
void Quick_Sort(int *a,int n){
    Quicksort(a,0,n-1);
}

//冒泡算法
void Bubble_Sort(int *a,int n){
    int i ,p ;
    int flag = 0;
    for(p=n-1;p>=0;p--){
        for(i=0;i<p;i++){
            if(a[i] > a[i+1]){
                swap(&a[i],&a[i+1]);
                flag = 1;//标识发生变化
            }
        }
        if(flag == 0) break;//全程无交换
    }
}

//主函数
int main() {
    struct timeval start, end;
    gettimeofday(&start, NULL);
    int L[10000];
    int i;
    for(i=0;i<10000;i++){
        L[i] = rand();
    }
    //Quick_Sort(L,10000);
    //printf("the quick complete in ");
    Bubble_Sort(L,10000);
    printf("the bubble complete in ");
    gettimeofday(&end, NULL);
    long elapsed = (end.tv_sec - start.tv_sec)*1000000.0 + end.tv_usec - start.tv_usec;
    printf("%.ld ms elapsed\n", elapsed);
    return 0;
}

结论

​ 快速排序算法在运行时间上明显少于冒泡排序算法运行时间。