漫画：什么是鸡尾酒排序？

小灰

发布于 2022-07-05 15:46:03

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在上一篇漫画中，小灰介绍了冒泡排序的思路和几种变化：

漫画：什么是冒泡排序？

那么，鸡尾酒排序又是何方神圣呢？我们这一期将会详细讲述。

让我们首先来回顾一下冒泡排序的思想：

冒泡排序的每一个元素都可以像小气泡一样，根据自身大小，一点一点向着数组的一侧移动。算法的每一轮从都是从左到右比较元素，进行单向的位置交换。

那么鸡尾酒排序做了怎样的优化呢？

鸡尾酒排序的元素比较和交换过程是双向的。

让我们来举一个栗子：

有8个数组成一个无序数列：2，3，4，5，6，7，8，1，希望从小到大排序。

如果按照冒泡排序的思想，排序的过程是什么样呢？

第一轮结果（8和1交换）

第二轮结果（7和1交换）

第三轮结果（6和1交换）

第四轮结果（5和1交换）

第五轮结果（4和1交换）

第六轮结果（3和1交换）

第七轮结果（2和1交换）

鸡尾酒排序是什么样子呢？让我们来看一看详细过程：

第一轮（和冒泡排序一样，8和1交换）

第二轮

此时开始不一样了，我们反过来从右往左比较和交换：

8已经处于有序区，我们忽略掉8，让1和7比较。元素1小于7，所以1和7交换位置：

接下来1和6比较，元素1小于6，所以1和6交换位置：

接下来1和5比较，元素1小于5，所以1和5交换位置：

接下来1和4交换，1和3交换，1和2交换，最终成为了下面的结果：

第三轮（虽然已经有序，但是流程并没有结束）

鸡尾酒排序的第三轮，需要重新从左向右比较和交换：

1和2比较，位置不变；2和3比较，位置不变；3和4比较，位置不变......6和7比较，位置不变。

没有元素位置交换，证明已经有序，排序结束。

这就是鸡尾酒排序的思路。排序过程就像钟摆一样，第一轮从左到右，第二轮从右到左，第三轮再从左到右......

public class CockTailSort {

private static void sort(int array[])
{
    int tmp  = 0;
    for(int i=0; i<array.length/2-1; i++)
    {
        //有序标记，每一轮的初始是true
        boolean isSorted = true;
        //奇数轮，从左向右比较和交换
        for(int j=i; j<array.length-i  ; j++)
        {
            if(array[j] > array[j+1])
            {
                tmp = array[j];
                array[j] = array[j+1];
                array[j+1] = tmp;
                //有元素交换，所以不是有序，标记变为false
                isSorted = false;
            }
        }
        if(isSorted){
            break;
        }
        //偶数轮，从右向左比较和交换
        for(int j=array.length-i-1; j>i; j--)
        {
            if(array[j] < array[j-1])
            {
                tmp = array[j];
                array[j] = array[j-1];
                array[j-1] = tmp;
                //有元素交换，所以不是有序，标记变为false
                isSorted = false;
            }
        }
        if(isSorted){
            break;
        }
    }
}

public static void main(String[] args){
    int[] array = new int[]{2,3,4,5,6,7,8,1};
    sort(array);
    System.out.println(Arrays.toString(array));
}

}

这段代码是鸡尾酒排序的原始实现。代码外层的大循环控制着所有排序回合，大循环内包含两个小循环，第一个循环从左向右比较并交换元素，第二个循环从右向左比较并交换元素。

让我们来回顾一下冒牌排序针对有序区的优化思路：

原始的冒泡排序，有序区的长度和排序的轮数是相等的。比如第一轮排序过后的有序区长度是1，第二轮排序过后的有序区长度是2 ......

要想优化，我们可以在每一轮排序的最后，记录下最后一次元素交换的位置，那个位置也就是无序数列的边界，再往后就是有序区了。

对于单向的冒泡排序，我们需要设置一个边界值，对于双向的鸡尾酒排序，我们需要设置两个边界值。请看代码：

public class CockTailSort {

private static void sort(int array[])
{
    int tmp  = 0;
    //记录右侧最后一次交换的位置
    int lastRightExchangeIndex = 0;
    //记录左侧最后一次交换的位置
    int lastLeftExchangeIndex = 0;
    //无序数列的右边界，每次比较只需要比到这里为止
    int rightSortBorder = array.length - 1;
    //无序数列的左边界，每次比较只需要比到这里为止
    int leftSortBorder = 0;
    for(int i=0; i<array.length/2  ; i++)
    {
        //有序标记，每一轮的初始是true
        boolean isSorted = true;
        //奇数轮，从左向右比较和交换
        for(int j=leftSortBorder; j<rightSortBorder; j++)
        {
            if(array[j] > array[j+1])
            {
                tmp = array[j];
                array[j] = array[j+1];
                array[j+1] = tmp;
                //有元素交换，所以不是有序，标记变为false
                isSorted = false;
                lastRightExchangeIndex = j;
            }
        }
        rightSortBorder = lastRightExchangeIndex;
        if(isSorted){
            break;
        }
        //偶数轮，从右向左比较和交换
        for(int j=rightSortBorder; j>leftSortBorder; j--)
        {
            if(array[j] < array[j-1])
            {
                tmp = array[j];
                array[j] = array[j-1];
                array[j-1] = tmp;
                //有元素交换，所以不是有序，标记变为false
                isSorted = false;
                lastLeftExchangeIndex = j;
            }
        }
        leftSortBorder = lastLeftExchangeIndex;
        if(isSorted){
            break;
        }
    }
}

public static void main(String[] args){
    int[] array = new int[]{2,3,4,5,6,7,8,1};
    sort(array);
    System.out.println(Arrays.toString(array));
}

}

代码中使用了左右两个边界值，rightSortBorder 代表右边界，leftSortBorder代表左边界。

在比较和交换元素时，奇数轮从 leftSortBorder 遍历到 rightSortBorder 位置，偶数轮从 rightSortBorder 遍历到 leftSortBorder 位置。