浙教版（2019） 高中信息技术 选修1 5.3.1 数据排序之冒泡排序 课件（共25张PPT）

(共25张PPT)
5.3.1 冒泡排序
数据排序
排序
排序就是整理数据的序列，使其中元素按照某个值的递增（或递减）
的次序重新排列的操作。在排序的过程中，数据元素的值保持不变，
但其在序列中的顺序可能会改变。
对于一次具体排序而言，总是针对某一组数据元素的某种具体的序关系
进行操作。待排序数据的存储方式一般有两种：一种是将数据依次存放
在一组地址连续的存储单元中，即以数组作为存储结构。在这种情况下，
排序过程是对数据本身进行物理重排，即通过关键字之间的比较判断，将
数据移到合适的位置。另一种存储方式是以链表作为存储结构，排序过程
中无须移动数据，仅需修改指针即可。
以数组为例，每个数组元素都对应存储一个数据。如下图所示，存储在
数组元素d[0]中的数据是23，d[1]中存储的是20，等等。
23 20 13 18 14 11
d
0
1
2
3
4
5
如果对数组d中的6个数据按升序进行排序，即调整数组d中所有数据的存储位置，使最小的数据存储在d[0]中，次小的数据存储在d[1]中……最大的数据存储在d[5]中。数组d中的所有数据满足：d[0]≤d[1]≤d[2]≤d[3]
≤d[4]≤d[5]。
这里两个数组元素的比较：d[i]≤d[j](i=0,1,…,5;j=0,1,…5)，指的是d[i]中
的数据小于或等于d[j]中的数据。
对数组d按升序进行排序后，数据的存储情况如下图所示。
11 13 14 18 20 23
d
0
1
2
3
4
5
Python中，对列表进行排序的方法有两种：一种是列表自带的sort方法，
只适用于列表，直接对列表进行排序，不会产生新的序列；另外一种是
内建函数sorted方法，返回一个新的序列，而原来的序列依然存在。两者
的使用方法如下所示：
a=[5,7,6,3,4,1,2]
b=sorted(a)
print(a)
[5,7,6,3,4,1,2]
print(b)
[1,2,3,4,5,6,7]
a.sort( )
print(a)
[1,2,3,4,5,6,7]
a.sort(reverse=True) #reverse=True实现按降序排序
print(a)
[7,6,5,4,3,2,1]
冒泡排序
冒泡排序是在一系列数据中对相邻
两个数依次进行比较和调整，让较
大的数“下沉（上冒）”，较小的
数“上冒（下沉）”的一种排序技
术。
23
20
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d[5]
d[4]
d[3]
d[2]
d[1]
d[0]
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11
23
①
②
③
④
⑤
冒泡排序算法对数组d的第一遍加工过程
冒泡排序算法对数组d的第二遍加工过程
20
13
18
14
11
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①
②
③
④
冒泡排序算法对数组d的第三遍加工过程
13
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11
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23
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①
②
③
冒泡排序算法对数组d的第四遍加工过程
13
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①
②
冒泡排序算法对数组d的第五遍加工过程
13
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11
13
14
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23
①
对数组d来说，要排序的数共有6个，共需要5遍加工。
若要排序的数据有n个，则需要n-1遍加工。第i遍加工中，从第一个数开始，
相邻两数比较，若反序则交换两者的位置，直到第n+1-i个数为止。第一个数
与第二个数比较，第二个数与第三个数比较……第n-i个与第n+1-i个比较，
共比较n-i次。此时第n+1-i个位置上的数已经按要求排好，所以不参加以后
的比较和交换操作。
对n个元素的数组，用冒泡排序算法进行排序时，共需比较：
（n-1）+(n-2)+…+1=（次）
其时间复杂度为
O(n2)
排序过程中，按下面的方式使用变量i和j:
i:记录正进行的处理遍数，第1遍处理时值为1，第2遍处理时值为2，以此类推。
j:记录当前数组元素的下标。每遍处理过程中，j值总是从第一个数组元素的下标值0开始，按每次加1的方式，直至j=n-i-1为止。每当j取定一个值后，当前数组元素d[j]将与它的后一个元素d[j+1]进行比较，若d[j]>d[j+1]，则互换这两个数组元素中的数据。如下图所示是6个元素进行5遍加工的过程。
23
20
13
18
14
11
d[5]
d[4]
d[3]
d[2]
d[1]
d[0]
20
13
18
14
11
23
j
j+1
i=1
13
18
14
11
20
23
i=3
13
14
11
18
20
23
i=2
13
11
14
18
20
23
i=4
11
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14
18
20
23
i=5
对规模为n的数组d，
冒泡排序的算法流程
图如图所示：
开始
是
i 1,L n
j＜L-i
j 0
i≤L-1
是
d[j]>d[j+1]
i i+1
否
交换d[j]和d[j+1]
否
j j+1
是
输出结果
结束
否
程序代码实现：
def bubble_sort(d):
length=len(d)
#序列长度为length，需要执行length-1遍加工
for i in range(1,length):
for j in range(0,length-i):
if d[j]>d[j+1]:
temp=d[j]
d[j]=d[j+1]
d[j+1]=temp
冒泡排序迁移应用及原理
1.冒泡排序迁移应用一（升序）
for i in range(1,n):
for j in range(n-1,i-1,-1):
if a[j]temp=a[j]
a[j]=a[j-1]
a[j-1]=temp
迁移原理：每一遍冒泡都是从后往前两两比较的，因此每遍排序达到的
效果是把最小值推到了最前面。
2.冒泡排序迁移应用二（升序）
n=len(a)
for i in range(n-1):
for j in range(n-2,i-1,-1):
if a[j+1]temp=a[j+1]
a[j+1]=a[j]
a[j]=temp
迁移原理：每一遍冒泡也是从后往前两两比较的，只是修改了内层循环中
部分代码。
3.冒泡排序迁移应用三（升序）
n=len(a)
for i in range(n-1):
for j in range(i+1,n):
if a[j]>a[i]:
a[i],a[j]=a[j],a[i]
迁移原理：在第i遍的排序中，把索引为i+1到索引为n-1的数组元素依次与
a[i]比较，如果比a[i]小，则两两交换。它的特点是所有的数与一个固定位置上的数进行比较。排序过程中，自前向后将数据进行有序排列。
4.冒泡排序的优化迁移
当某一遍排序过程中没有数据发生交换时，说明数据已经有序，无需进行下一遍排序，代码如下：
n=len(a)
flag=True #flag值为True表示一遍加工中发生过交换
i=1
while i<=n-1 and flag==True:
flag=False
for j in range(n-1,i-1,-1):
if a[j]a[j],a[j-1]=a[j-1],a[j]
flag=True
i+=1
迁移原理：用一个逻辑变量flag标记某一遍排序过程中是否有数据交换
另一种写法：
n=len(a)
flag=True #flag值为True表示一遍加工中发生过交换
i=1
while i<=n-1 and flag==True:
flag=False
for j in range(n-1,i-1,-1):
if a[j]a[j],a[j-1]=a[j-1],a[j]
flag=True
if flag==False:
break
i+=1
迁移原理：这种写法的排序遍数是i，在循环体内遇到了break语句，程序
跳出该循环，不再执行“i+=1”指令。
练一练
1.采用冒泡排序算法对数据序列“1,7,2,5,12,15,27,10,6,30”完成
升序排序，理论上讲共需进行排序的遍数为（ ）
A.6遍 B.7遍 C.8遍 D.9遍
2.采用冒泡排序算法对数据序列“2,15,7,5,9,18,30,25”完成降序排序，共需进行数据交换的次数为（ ）
A.21次 B.22次 C.23次 D.24次
D
C
3.采用冒泡排序算法对8个数据“18,15,9,3,7,5,16,21”进行降序排序，
则第2遍的排序结果是（ ）
原始数据 18,15,9,3,7,5,16,21
第1遍完成后的数据为 21,18,15,9,3,7,5,16
第2遍完成后的数据为
第3遍完成后的数据为
A.21,18,16,15,9,7,5,3
B.21,18,16,15,9,3,7,5
C.21,18,16,15,9,7,3,5
D.21,18,16,15,9,3,5,7
B
4.若冒泡排序在某一遍加工过程中没有数据交换，则说明数据已经有序，
优化程序段如下：
a=[58,36,23,97,77]
n=len(a)
i=1
flag=True
while i<=4 and flag==True:
flag=Flase
for j in range(4,i-1,-1):
if a[j]>a[j-1]:
a[j],a[j-1]=a[j-1],a[j]
flag=True
i+=1
数组元素a[0]到a[4]的值依次为“58,36,23,97,77”，经过该程序段“加
工”后，变量i的值是___________。
4
谢 谢