C语言冒泡排序详解：算法实现、优化策略及代码示例112

冒泡排序是一种简单直观的排序算法，它重复地走访要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。

虽然冒泡排序的效率并不高，其时间复杂度在最坏和平均情况下都是O(n²)，但在学习算法的过程中，它却是一个很好的入门算法，因为它容易理解和实现。本文将深入探讨C语言中冒泡排序的实现，并介绍一些优化策略，帮助读者更好地掌握这个算法。

1. 冒泡排序算法原理

冒泡排序的基本思想是：比较相邻的两个元素，如果它们的顺序错误，则交换它们的位置。重复这个过程，直到整个数组有序。每一次遍历都会将最大的（或最小的）元素“冒泡”到它最终的位置。

例如，我们有一个未排序的数组：[5, 1, 4, 2, 8]

第一次遍历：
比较5和1，交换：[1, 5, 4, 2, 8]
比较5和4，交换：[1, 4, 5, 2, 8]
比较5和2，交换：[1, 4, 2, 5, 8]
比较5和8，不交换：[1, 4, 2, 5, 8]

经过第一次遍历，8已经排到了正确的位置。接下来继续遍历，直到数组有序。

2. C语言实现冒泡排序

以下是C语言中冒泡排序的标准实现：```c
#include
void bubbleSort(int arr[], int n) {
int i, j, temp;
for (i = 0; i < n - 1; i++) {
for (j = 0; j < n - i - 1; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
}
int main() {
int arr[] = {5, 1, 4, 2, 8};
int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
printf("未排序数组：");
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("%d ", arr[i]);
}
printf("");
bubbleSort(arr, n);
printf("排序后数组：");
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("%d ", arr[i]);
}
printf("");
return 0;
}
```

这段代码首先定义了一个bubbleSort函数，接受一个整数数组和数组长度作为参数。它使用嵌套循环来实现冒泡排序。外层循环控制遍历的次数，内层循环比较相邻元素并交换。

3. 冒泡排序优化

基本的冒泡排序算法效率不高，我们可以通过一些优化策略来提高其性能：

3.1 优化一：添加标志位

如果在一趟遍历中没有发生交换，则说明数组已经有序，可以提前结束排序。```c
void bubbleSortOptimized(int arr[], int n) {
int i, j, temp, swapped;
for (i = 0; i < n - 1; i++) {
swapped = 0;
for (j = 0; j < n - i - 1; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
swapped = 1;
}
}
if (swapped == 0)
break;
}
}
```