peredelka38.ru
Сортировка пузырьком – один из самых простых алгоритмов сортировки, широко используемый в программировании для упорядочивания элементов в массивах и списках. В этой статье мы рассмотрим алгоритм сортировки пузырьком для двусвязного ацикличного списка на языке C++. Мы рассмотрим принцип работы этого алгоритма, а также предоставим примеры его реализации.
Двусвязный ацикличный список – это структура данных, которая состоит из узлов, каждый из которых содержит данные и ссылки на следующий и предыдущий узлы. Список считается ацикличным, когда у последнего узла отсутствует ссылка на следующий узел. Алгоритм сортировки пузырьком позволяет упорядочить элементы этого списка по возрастанию или убыванию.
Принцип работы алгоритма сортировки пузырьком заключается в последовательном сравнении и обмене соседних элементов списка до тех пор, пока список не будет полностью упорядочен. На каждой итерации алгоритма происходит сравнение двух соседних элементов, и если они находятся в неправильном порядке, то они меняются местами. Этот процесс повторяется до тех пор, пока все элементы списка не будут упорядочены.
Сортировка пузырьком двусвязного ацикличного списка на C++
Двусвязный список представляет собой структуру данных, состоящую из узлов, каждый из которых содержит значение и две ссылки: на предыдущий и следующий узлы. Ацикличность списка означает, что нет циклических связей между узлами, то есть список имеет начало и конец.
Принцип работы сортировки пузырьком основан на последовательном сравнении и перестановке соседних элементов списка. Алгоритм проходит по списку с начала до конца, сравнивая пары элементов и меняя их местами, если они не упорядочены. Такой проход называется «проходом пузырьком», так как наибольший элемент всплывает к концу списка, как пузырек. Затем алгоритм снова проходит по списку, и так продолжается до тех пор, пока все элементы не будут упорядочены.
Вставка и удаление узлов в двусвязном ацикличном списке требует некоторых дополнительных операций по сравнению с обычным односвязным списком. Для реализации алгоритма сортировки пузырьком в двусвязном ацикличном списке необходимо учитывать возможность перестановки соседних узлов, а также правильно обновлять ссылки на предыдущий и следующий узлы при перестановке элементов.
Ниже приведен пример реализации сортировки пузырьком для двусвязного ацикличного списка на языке программирования C++:
struct Node {int data;Node* prev;Node* next;};void bubbleSort(Node* head) {bool swapped;Node* ptr1;Node* lptr = NULL;if (head == NULL)return;do {swapped = false;ptr1 = head;while (ptr1->next != lptr) {if (ptr1->data > ptr1->next->data) {swap(ptr1->data, ptr1->next->data);swapped = true;}ptr1 = ptr1->next;}lptr = ptr1;} while (swapped);}В данном примере функция bubbleSort принимает указатель на голову списка и сортирует его элементы в порядке возрастания значений. Она использует переменные swapped, ptr1 и lptr для выполнения проходов по списку и перестановки элементов. Внутри цикла происходит сравнение и, при необходимости, перестановка соседних элементов с помощью функции swap.
Таким образом, сортировка пузырьком является простым и эффективным алгоритмом для сортировки двусвязного ацикличного списка на языке C++. Он основан на последовательном сравнении и перестановке соседних элементов и может быть легко реализован с использованием структуры данных двусвязного списка.
Принцип работы
- Проверить, пуст ли список. Если пуст, то сортировка не требуется.
- Проходим по всем элементам списка, начиная с первого элемента.
- Сравниваем текущий элемент со следующим элементом. Если текущий элемент больше следующего, меняем их местами.
- Продолжаем шаги 2 и 3 для каждого элемента списка до тех пор, пока не пройдем по всем элементам без необходимости выполнения обмена.
- Повторяем шаги 2-4 до тех пор, пока список не будет полностью упорядоченным.
В результате работы алгоритма сортировки пузырьком, элементы списка будут упорядочены в порядке возрастания или убывания, в зависимости от направления сортировки.
Алгоритм сортировки пузырьком
Принцип работы данного алгоритма заключается в многократном проходе по неотсортированному списку и сравнении пар соседних элементов. Если элементы находятся в неправильном порядке (меньший следует за большим), то они меняются местами. При этом самый большой элемент «всплывает» (перемещается в правильное положение) в конец списка. На каждой итерации сортировки на один элемент больше становится на своё место, пока все элементы не будут упорядочены.
Пример реализации алгоритма сортировки пузырьком в C++:
void bubbleSort(int arr[], int n) {for (int i = 0; i < n - 1; ++i) {for (int j = 0; j < n - i - 1; ++j) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {std::swap(arr[j], arr[j + 1]);}}}}В данной реализации используется два вложенных цикла: на первом проходе внешнего цикла, самый большой элемент всплывает в конец списка, на втором проходе внешнего цикла — второй по величине, и так далее. Внутренний цикл предназначен для сравнения и обмена пар соседних элементов, если они находятся в неправильном порядке.
Сортировка пузырьком имеет квадратичную сложность O(n^2), что делает её неэффективной для больших массивов. Однако, этот алгоритм является простым в реализации и может быть использован для небольших массивов или в учебных целях, чтобы понять основы сортировки.
Примеры реализации на C++
Приведем пример реализации сортировки пузырьком для двусвязного ацикличного списка на языке C++:
#include <iostream>using namespace std;struct Node {int data;Node* next;Node* prev;};void bubbleSort(Node* head) {int swapped;Node* ptr1;Node* lptr = NULL;if (head == NULL)return;do {swapped = 0;ptr1 = head;while (ptr1->next != lptr) {if (ptr1->data > ptr1->next->data) {swap(ptr1->data, ptr1->next->data);swapped = 1;}ptr1 = ptr1->next;}lptr = ptr1;} while (swapped);}void printList(Node* node) {while (node != NULL) {cout << node->data << " ";node = node->next;}cout << endl;}int main() {Node* head = NULL;Node* second = NULL;Node* third = NULL;// Создание спискаhead = new Node();second = new Node();third = new Node();head->data = 5;head->prev = NULL;head->next = second;second->data = 2;second->prev = head;second->next = third;third->data = 8;third->prev = second;third->next = NULL;cout << "Исходный список: ";printList(head);// Сортировка списка пузырькомbubbleSort(head);cout << "Отсортированный список: ";printList(head);return 0;}Пример выше демонстрирует создание двусвязного ацикличного списка и его сортировку пузырьком. Сортировка происходит путем сравнения значений элементов списка и обмена их местами, если необходимо. Затем процесс повторяется до тех пор, пока список не будет полностью отсортирован.
Сложность алгоритма
При сортировке пузырьком происходит несколько проходов по списку, на каждом из которых сравниваются два соседних элемента и, если они стоят в неправильном порядке, меняются местами. Чем больше элементов в списке, тем больше операций сравнения и перестановок будет выполнено, следовательно, время выполнения алгоритма будет расти квадратично.
Квадратичная сложность алгоритма сортировки пузырьком делает его неэффективным для работы с большими списками. Также стоит учитывать, что при упорядоченных (отсортированных) данных, алгоритм будет работать несколько быстрее, так как в этом случае он будет выполнять меньше операций.
Несмотря на свою неоптимальность, сортировка пузырьком является простым и понятным алгоритмом, который может быть использован для сортировки небольших списков или в учебных целях для изучения основ сортировки.