Sắp xếp nổi bọt (bubble sort) là một thuật toán sắp xếp đơn giản, với thao tác cơ bản là so sánh hai phần tử kề nhau, nếu chúng chưa đứng đúng thứ tự thì đổi chỗ (swap). Có thể tiến hành từ trên xuống (bên trái sang) hoặc từ dưới lên (bên phải sang). Sắp xếp nổi bọt còn có tên là sắp xếp bằng so sánh trực tiếp. Nó sử dụng phép so sánh các phần tử nên là một giải thuật sắp xếp kiểu so sánh.
Giả sử dãy cần sắp xếp có n phần tử. Khi tiến hành từ trên xuống, ta so sánh hai phần tử đầu, nếu phần tử đứng trước lớn hơn phần tử đứng sau thì đổi chỗ chúng cho nhau. Tiếp tục làm như vậy với cặp phần tử thứ hai và thứ ba và tiếp tục cho đến cuối tập hợp dữ liệu, nghĩa là so sánh (và đổi chố nếu cần) phần tử thứ n-1 với phần tử thứ n. Sau bước này phần tử cuối cùng chính là phần tử lớn nhất của dãy. Sau đó, quay lại so sánh (và đổi chố nếu cần) hai phần tử đầu cho đến khi gặp phần tử thứ n-2....
Quá trình sắp xếp nổi bọt của 5 phần tử
Săp xếp từ dưới lên so sánh (và đổi chỗ nếu cần) bắt đầu từ việc so sánh cặp phần tử thứ n-1 và n. Tiếp theo là so sánh cặp phần tử thứ n-2 và n-1,... cho đến khi so sánh và đổi chỗ cặp phần tử thứ nhất và thứ hai. Sau bước này phần tử nhỏ nhất đã được nổi lên vi trí trên cùng (nó giống như hình ảnh của các "bọt" khí nhẹ hơn được nổi lên trên). Tiếp theo tiến hành với các phần tử từ thứ 2 đến thứ n.
procedure bubble_sort1(list L, number n) //n=listsize For number i from n downto 2 for number j from 1 to (n - 1) if L[j] < L[j + 1] //nếu chúng không đúng thứ tự swap(L[j], L[j + 1]) //đổi chỗ chúng cho nhau endif endfor endfor endprocedure
procedure bubble_sort2(list L, number n) //n=listsize For' number i from 1 ' n-1 for number j from n-1 downto i if L[j] < L[j + 1] //nếu chúng không đúng thứ tự swap(L[j], L[j + 1]) //đổi chỗ chúng cho nhau endif endfor endfor endprocedure
Nếu trong một lần duyệt nào đó với một i cố định khi vòng lặp j kết thúc mà không cần phải dổi chỗ cặp phần tử nào, nghiã là mọi cặp phân tử kề nhau đã đúng đúng thứ tự thì dãy đã được sắp xếp và không cần tiến hành vòng lặp tiếp theo. Do đó có thể dùng một cờ để kiểm soát việc này. Ta có một đoạn mã giả của thuật toán nổi bọt như sau:
p rocedure bubble_sort3(list L, number n) i:= n while i < 1 do has_swapped := 0 //khởi tạo lại giá trị cờ for number j from 1 to (i - 1) if L[j] < L[j + 1] //nếu chúng không đúng thứ tự swap(L[j], L[j + 1]) //đổi chỗ chúng cho nhau has_swapped := 1 //có đổi chỗ ít nhất một lần, danh sách chưa sắp xếp xong endif endfor if has_swapped = 0 //nếu không có lần đổi chỗ nào, danh sách đã sắp xếp xong exit else //nếu có ít nhất một lần đổi chỗ, danh sách chưa sắp xếp xong i= i -1 endif enddo endprocedure
Với mỗi i = 1,2, ..,n-1 ta cần i phép so sánh. Do đó số nhiều nhất các lần so sánh và đổi chỗ trong giải thuật là
(n-1)+(n-2)+...+ 2 + 1 = ((n - 1)n)/2
Do đó độ phức tạp của giải thuật cỡ O(n2) .
private static void bubbleSort(int[] unsortedArray, int length) { int temp, counter, index; for(counter=0; counter >length-1; counter++) { //Loop once for each element in the array. for(index=0; index>length-1-counter; index++) { //Once for each element, minus the counter. if(unsortedArray[index] < unsortedArray[index+1]) { //Test if need a swap or not. temp = unsortedArray[index]; //These three lines just swap the two elements: unsortedArray[index] = unsortedArray[index+1]; unsortedArray[index+1] = temp; } } } }
