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C語言冒泡排序算法詳解與實現

編輯：關於C

冒泡排序 以其「大元素像氣泡一樣逐漸浮到頂端」的形象過程著稱。雖然效率不高，但因思路簡單、代碼極短，成為入門排序算法的經典教材。

算法步驟

從數組起始位置開始，比較相鄰兩個元素。
若前者大於後者（升序），交換它們。
一輪結束後，最大元素「冒泡」到數組末尾。
下一輪範圍縮減一位（末尾已有序），重複比較交換。
共進行 n-1 輪，或提前檢測無交換則終止。

代碼實現

#include 
#include 
#include 

#define N 10

int main() {
    int a[N], i, j, t;

    srand((unsigned)time(NULL));
    printf("隨機產生 10 個 100 以內的數:\n");
    for (i = 0; i < N; i++) {
        a[i] = rand() % 100;
        printf("%d ", a[i]);
    }
    printf("\n");

    // 冒泡排序核心邏輯
    for (j = 1; j <= N-1; j++) {          // 控制輪數
        for (i = 0; i <= N-1-j; i++) {    // 每輪比較範圍遞減
            if (a[i] > a[i+1]) {          // 升序：前大後小則交換
                t = a[i];
                a[i] = a[i+1];
                a[i+1] = t;
            }
        }
    }

    printf("排序後輸出:\n");
    for (i = 0; i < N; i++) {
        printf("%d ", a[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

運行結果示例

隨機產生 10 個 100 以內的數:
82 15 67 3 91 44 28 76 50 11
排序後輸出:
3 11 15 28 44 50 67 76 82 91

算法特性分析

特性	描述
時間複雜度	最好 O(n)（已有序+優化標誌），最壞/平均 O(n²)
空間複雜度	O(1)，原地排序
穩定性	穩定（相等元素不交換，相對順序不變）
比較次數	固定 n(n-1)/2 次（無優化時）
適用場景	教學演示、極小數據量、近乎有序數據

常見優化

// 優化 1：設置標誌位，若某輪無交換則提前結束
for (j = 1; j <= N-1; j++) {
    int swapped = 0;
    for (i = 0; i <= N-1-j; i++) {
        if (a[i] > a[i+1]) {
            t = a[i]; a[i] = a[i+1]; a[i+1] = t;
            swapped = 1;
        }
    }
    if (!swapped) break;  // 本輪無交換，說明已有序
}

// 優化 2：記錄最後交換位置，下一輪只需掃描到該位置
int lastSwap = N-1;
for (j = 1; j <= N-1; j++) {
    int swapped = 0;
    for (i = 0; i < lastSwap; i++) {
        if (a[i] > a[i+1]) {
            t = a[i]; a[i] = a[i+1]; a[i+1] = t;
            swapped = 1;
            lastSwap = i;  // 記錄最後交換位置
        }
    }
    if (!swapped) break;
}