Java 冒泡排序基礎實作：標準演算法邏輯與程式碼範例

冒泡排序核心邏輯

冒泡排序透過相鄰元素兩兩比較，將較大元素逐步「冒泡」到陣列右端。每一輪結束，當前未排序區間的最大值會移動到正確位置。

標準實作程式碼

public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { -1, 10, 3, 27, 15, 8 };
        
        // 外層控制輪數 (n-1 輪)
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            // 內層掃描未排序區 (每輪縮減 1)
            for (int j = 0; j < array.length - i - 1; j++) {
                // 相鄰比較，大的往後交換
                if (array[j] > array[j + 1]) {
                    int temp = array[j];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
        
        // 輸出結果
        System.out.println("排序結果：");
        for (int num : array) {
            System.out.println(num);
        }
    }
}

執行過程追蹤 (以 { -1, 10, 3, 27, 15, 8 } 為例)

關鍵程式碼片段解析

// 外層迴圈：i 從 0 到 length-2 (共 n-1 輪)
for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {

    // 內層迴圈：j 從 0 到 length-i-2 (避免 j+1 越界，且跳過已排序右側)
    for (int j = 0; j < array.length - i - 1; j++) {
        
        // 核心判斷：相鄰元素逆序則交換
        if (array[j] > array[j + 1]) {
            // 三步驟交換 (需暫存變數)
            int temp = array[j];
            array[j] = array[j + 1];
            array[j + 1] = temp;
        }
    }
}

效能特徵

• 時間複雜度：O(n²) - 最好/平均/最差皆為平方級 (無優化時)
• 空間複雜度：O(1) - 原地排序，僅需 1 個暫存變數
• 穩定性：穩定 - 相等元素不交換，相對順序保持
• 比較次數：固定為 n(n-1)/2
• 交換次數：最好 0 (已有序)，最差 n(n-1)/2 (逆序)

常見優化方向 (進階)

1. 早期終止旗標：若某輪無交換，說明已有序，break 跳出
2. 記錄最後交換位置：下一輪只需掃描到該位置
3. 雞尾酒排序：雙向冒泡，適用於「小數值在右端」的極端分佈

生產環境建議