【JavaScript 算法】冒泡排序：简单有效的排序方法

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文章目录

- 一、算法原理
- 二、算法实现
- 三、应用场景
- 四、优化与扩展
- 五、总结

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冒泡排序（Bubble Sort）是一种基础的排序算法，通过重复地遍历要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就交换它们的位置，直到整个数列有序。虽然冒泡排序的效率不高，但其实现简单，适用于小规模数据的排序。本文将详细介绍冒泡排序算法的原理、实现及其应用。

一、算法原理

冒泡排序通过相邻元素的比较和交换，使较大的元素逐渐“冒泡”到数列的末尾。其基本步骤如下：

从数列的起始位置开始，依次比较相邻的两个元素。
如果前一个元素大于后一个元素，则交换它们的位置。
继续遍历数列，重复上述步骤，直到数列末尾。
每一轮遍历后，数列中最大的元素会被移动到正确的位置。
重复步骤1-4，忽略已经排好序的部分，直到整个数列有序。

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二、算法实现

以下是冒泡排序的JavaScript实现：

/*** 冒泡排序算法* @param {number[]} arr - 需要排序的数组* @return {number[]} - 排序后的数组*/
function bubbleSort(arr) {const len = arr.length;for (let i = 0; i < len; i++) {for (let j = 0; j < len - 1 - i; j++) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {// 交换元素[arr[j], arr[j + 1]] = [arr[j + 1], arr[j]];}}}return arr;
}// 示例
const arr = [5, 2, 9, 1, 5, 6];
const sortedArr = bubbleSort(arr);
console.log(sortedArr); // 输出: [1, 2, 5, 5, 6, 9]

三、应用场景

小规模数据排序：冒泡排序适用于小规模数据的排序，因其实现简单。
教学演示：作为一种基础排序算法，冒泡排序常用于教学和演示算法思想。
部分有序数据：如果数据几乎有序，冒泡排序可以很快完成排序。

四、优化与扩展

优化冒泡排序：通过设置一个标志位，可以提前终止排序过程，从而提高效率。

/*** 优化冒泡排序算法* @param {number[]} arr - 需要排序的数组* @return {number[]} - 排序后的数组*/
function optimizedBubbleSort(arr) {const len = arr.length;let swapped;for (let i = 0; i < len; i++) {swapped = false;for (let j = 0; j < len - 1 - i; j++) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {// 交换元素[arr[j], arr[j + 1]] = [arr[j + 1], arr[j]];swapped = true;}}// 如果没有发生交换，提前结束排序if (!swapped) break;}return arr;
}// 示例
const optimizedArr = optimizedBubbleSort(arr);
console.log(optimizedArr); // 输出: [1, 2, 5, 5, 6, 9]

双向冒泡排序：也称鸡尾酒排序，通过从两端向中间排序，进一步优化性能。

/*** 双向冒泡排序算法（鸡尾酒排序）* 该算法通过从两端向中间排序，进一步优化冒泡排序的性能。* @param {number[]} arr - 需要排序的数组* @return {number[]} - 排序后的数组*/
function cocktailSort(arr) {let left = 0; // 初始化左边界let right = arr.length - 1; // 初始化右边界// 当左边界小于右边界时，继续排序while (left < right) {// 从左到右进行冒泡排序for (let i = left; i < right; i++) {if (arr[i] > arr[i + 1]) {// 交换相邻元素[arr[i], arr[i + 1]] = [arr[i + 1], arr[i]];}}// 将右边界左移一位right--;// 从右到左进行冒泡排序for (let i = right; i > left; i--) {if (arr[i] < arr[i - 1]) {// 交换相邻元素[arr[i], arr[i - 1]] = [arr[i - 1], arr[i]];}}// 将左边界右移一位left++;}return arr; // 返回排序后的数组
}// 示例
const arr = [5, 2, 9, 1, 5, 6];
const cocktailSortedArr = cocktailSort(arr);
console.log(cocktailSortedArr); // 输出: [1, 2, 5, 5, 6, 9]