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冒泡排序是一种简单的比较排序算法，它通过多次比较相邻元素的大小，并根据比较结果交换它们的位置，从而将较大（或较小）的元素“冒泡”到数组的一端。本文将介绍冒泡排序的基本原理、实现方式、时间复杂度和适用场景，并提供一个使用 JavaScript 进行测试的示例。

冒泡排序的基本原理

冒泡排序的基本原理是通过多次比较相邻元素的大小，并根据比较结果交换它们的位置，从而将较大（或较小）的元素“冒泡”到数组的一端。具体步骤如下：

1. 从数组的第一个元素开始，比较它与其相邻的元素的大小。
2. 如果前一个元素大于（或小于）后一个元素，就交换它们的位置。
3. 继续比较下一个相邻的元素，直到数组的末尾。
4. 这样一次遍历之后，数组中最大（或最小）的元素就“冒泡”到了数组的末尾。
5. 重复以上步骤，但不包括已经排序好的末尾部分，直到整个数组排序完成。

冒泡排序是一种稳定的排序算法，因为相等元素的相对位置在排序后不会发生变化。

冒泡排序的实现方式

冒泡排序可以使用两层嵌套循环来实现。外层循环控制排序的轮数，内层循环用于比较相邻元素并进行交换。具体实现如下：

function bubbleSort(arr) {
  const n = arr.length;
  for (let i = 0; i < n - 1; i++) { // 外层循环控制排序的轮数
    for (let j = 0; j < n - 1 - i; j++) { // 内层循环比较相邻元素并进行交换
      if (arr[j] > arr[j + 1]) {
        // 交换相邻元素的位置
        const temp = arr[j];
        arr[j] = arr[j + 1];
        arr[j + 1] = temp;
      }
    }
  }
  return arr;
}

冒泡排序的时间复杂度和空间复杂度

冒泡排序的时间复杂度为O(n^2)，其中n是待排序数组的长度。这是因为冒泡排序需要比较n-1轮，并且每轮需要比较n-i次，其中i为当前轮数。每次比较需要花费O(1)的时间，所以总的时间复杂度为O(n^2)。

冒泡排序的空间复杂度为O(1)，因为冒泡排序只需要在原数组上进行元素的交换操作，不需要额外的空间来存储数据。

冒泡排序的适用场景

冒泡排序是一种简单但效率较低的排序算法，通常适用于以下场景：

1. 小规模数组排序：由于冒泡排序的时间复杂度较高，对于大规模的数组排序效率较低。但对于小规模的数组，冒泡排序可以考虑使用，因为其实现简单，代码易于理解。
2. 教学和学习用途：冒泡排序是一种常见的排序算法，通常在教学和学习过程中作为入门级的排序算法来介绍和学习。通过实现和理解冒泡排序，可以帮助初学者掌握排序算法的基本原理和思想。
3. 排序稳定性要求较高：冒泡排序是一种稳定的排序算法，即相等元素的相对位置在排序后不会发生变化。在某些情况下，对排序结果的稳定性要求较高的场景，可以考虑使用冒泡排序。

冒泡排序的示例测试

下面是使用 JavaScript 实现的冒泡排序的示例代码，并进行简单的测试：

// 冒泡排序
function bubbleSort(arr) {
  const n = arr.length;
  for (let i = 0; i < n - 1; i++) {
    for (let j = 0; j < n - 1 - i; j++) {
      if (arr[j] > arr[j + 1]) {
        const temp = arr[j];
        arr[j] = arr[j + 1];
        arr[j + 1] = temp;
      }
    }
  }
  return arr;
}

// 测试
const arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90];
console.log("原数组:", arr);
console.log("排序后:", bubbleSort(arr));

输出结果：

原数组: [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
排序后: [11, 12, 22, 25, 34, 64, 90]

下一篇，我将更新常用排序算法之：（二）选择排序。

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