PHP 陣列冒泡排序算法詳解與優化

冒泡排序是最基礎的排序算法之一，雖然效率不高（O(n²)），但理解其原理對掌握排序思想至關重要。本文通過實例講解 PHP 實現冒泡排序的過程，並提供優化版本。

基本實現

<?php
$array = array(5, 45, 22, 11, 32, 28, 35, 56, 17, 21, 92);
$len = count($array);

for ($i = 0; $i < $len - 1; $i++) {
    for ($j = 0; $j < $len - 1; $j++) {
        $k = $j + 1;
        if ($array[$j] > $array[$k]) {
            // 交換元素
            $t = $array[$j];
            $array[$j] = $array[$k];
            $array[$k] = $t;
        }
    }
}

print_r($array);
// 輸出: Array ( [0] => 5 [1] => 11 [2] => 17 [3] => 21 [4] => 22 [5] => 28 [6] => 32 [7] => 35 [8] => 45 [9] => 56 [10] => 92 )
?>

算法原理解析

• 外層循環控制比較輪數（共 n-1 輪）
• 內層循環進行相鄰元素比較並交換
• 每輪結束後，最大的元素會「冒泡」到末尾
• 關鍵點：大數後移，依次確定最大值、次大值…

優化版本：提前終止

若某輪未發生交換，說明已有序，可提前結束：

<?php
function bubbleSortOptimized($arr) {
    $len = count($arr);
    for ($i = 0; $i < $len - 1; $i++) {
        $swapped = false;
        // 每輪少比較一個已排好序的元素
        for ($j = 0; $j < $len - 1 - $i; $j++) {
            if ($arr[$j] > $arr[$j + 1]) {
                [$arr[$j], $arr[$j + 1]] = [$arr[$j + 1], $arr[$j]]; // PHP 7.1+ 解構賦值
                $swapped = true;
            }
        }
        if (!$swapped) break; // 本輪無交換，已有序
    }
    return $arr;
}

$data = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90];
print_r(bubbleSortOptimized($data));
?>

雙向冒泡排序（雞尾酒排序）

結合正向和反向遍歷，進一步減少比較次數：

<?php
function cocktailSort($arr) {
    $left = 0;
    $right = count($arr) - 1;
    while ($left < $right) {
        // 正向：大數右移
        for ($i = $left; $i < $right; $i++) {
            if ($arr[$i] > $arr[$i + 1]) {
                [$arr[$i], $arr[$i + 1]] = [$arr[$i + 1], $arr[$i]];
            }
        }
        $right--;
        
        // 反向：小數左移
        for ($i = $right; $i > $left; $i--) {
            if ($arr[$i] < $arr[$i - 1]) {
                [$arr[$i], $arr[$i - 1]] = [$arr[$i - 1], $arr[$i]];
            }
        }
        $left++;
    }
    return $arr;
}
?>

性能對比與建議

實際開發建議： 生產環境請直接使用 PHP 內置 sort()、asort() 等函數，底層採用快速排序變體，性能遠超冒泡排序。

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