在什么情况下双向冒泡排序优于标准冒泡排序？

Question

我已经实现了双向冒泡排序算法。但我想不出双向冒泡排序比标准冒泡排序更好的场景……有人能给我一些线索吗？

我在 Python 中的实现：

def bubbleSort_v(my_list):
    s = 0
    e = 0
    right = True
    for index in range(len(my_list)-1,0,-1):
        if right:
            right = False
            for idx in range(s,index+e,1):
                if my_list[idx] > my_list[idx+1]:
                    my_list[idx],my_list[idx+1] = my_list[idx+1],my_list[idx]
            s += 1
        else:
            right = True
            for idx in range(index-1+s,e,-1):
                if my_list[idx] < my_list[idx-1]:
                    my_list[idx],my_list[idx-1] = my_list[idx-1],my_list[idx]
            e += 1
    return my_list

谢谢！

Answer 1

如果有一个元素位于列表的右侧（例如最后一个索引），则应将其移动到列表的左侧（例如第一个索引）。单向冒泡排序需要很长时间：每次它只会移动一步。

如果我们执行双向冒泡排序，则元素将在第一步向右移动。

因此，一般情况下，一个或多个元素应该移动（在很多地方）在完成单向冒泡排序的相反方向上会更好。强>

对于冒泡排序的实现，它不会产生太大影响：通常冒泡排序会在排序时进行测试。如果它可以在没有交换的情况下完全运行，它就会停止工作。

例如移动到右侧的单向冒泡排序：

def single_bubble(data):
    for i in range(len(data)):
        can_exit = True
        for j in range(len(data)-i-1):
            if data[j] > data[j+1]:
                data[j],data[j+1] = data[j+1],data[j]
                can_exit = False
        if can_exit:
            return

因此，如果您想将一个元素向 left 移动大量位置，那么对于每个这样的步骤，您都必须再次执行完整的循环。我们可以对上面的方法再优化一点，但是这种行为是无法消除的。

双向冒泡排序可以这样实现：

def single_bubble(data):
    for i in range(len(data)):
        can_exit = True
        for j in range(len(data)-i-1):
            if data[j] > data[j+1]:
                data[j],data[j+1] = data[j+1],data[j]
                can_exit = False
        if can_exit:
            return
        for j in range(len(data)-i,i,-1):
            if data[j-i] > data[j]:
                data[j-1],data[j] = data[j],data[j-1]
                can_exit = False
        if can_exit:
            return

话虽如此，冒泡排序不是一般来说是一个好的排序算法。存在更好的算法，例如 quicksort、mergesort、timsort、radixsort（用于数值数据）等。

即使在 O(n²) 算法中，冒泡排序实际上也是一个相当糟糕的算法，因为它一次将对象移动一个位置。插入排序将简单地首先计算必须移动的内容，然后快速移动列表的那部分，从而节省大量无用的移动。但是，在学习设计、实现和分析算法时，这些算法可以起到教育目的，因为与更高级的算法相比，这些算法的性能会差很多。

自己实现（通用）排序功能可能没有好处：已经为所有流行的编程语言实现了良好的算法，并且这些算法速度快、消耗内存少等。