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2-4 泡沫排序法
2-4-1 泡沫排序演算法 所謂排序法（Sort）即是將一大堆資料，利用某一關鍵內容由最大到最小，或最小到最大依序排列。吾人可能會認為排序演算法應該不是很重要才對，如果僅排序 100 筆以下資料，那用什麼演算法都差不了多少；但如果排序一千筆甚至幾十萬筆以上資料時，演算法的排序速度快或慢就變成很重要了。在計算機科學裡有許多排序的演算法，各種演算法都有其優缺點，本書僅介紹較常用的『泡沫排序法』，至於其他演算法，請參考有關資料結構的書本。 排序法那麼重要嗎？簡單的運用如學生成績排序、暢銷產品排列、營業員業績排行榜...等等，確實在生活領域裡隨時都會遇到排序的問題。但在計算機科學裡還有一個更重要的運用，即是如欲由幾千萬筆資料內查詢或變更某一筆資料，如何才能以最快速度搜尋到該筆資料，就牽涉到資料排列的問題，即是資料結構的構思。試想，如欲由一堆雜亂無章的資料內，找尋某一筆資料，若只能由到頭到尾一筆一筆的比對（順序搜尋法），運氣好，第一筆就找到；運氣差，最後一筆才找到，或發現根本沒有該資料。如果能將所有資料依照大到小或小到大排序，欲搜尋其中一筆資料也許會快許多。 『泡沫排序法』是最普遍的排序演算法，也最不聰明卻最簡單的方法。圖 7-7 為其運作程序（由大到小排序），由陣列第 1 元素開始（a[0], i =0），作為基準並一個接一個比較所有其他元素，如果比 a[0] 大的話，則兩者交換。當所有資料比對完之後，最後結果是 a[0] 是所有元素之間的最大值；如此表示第 1 個泡沫已浮上來。接著，以第 2 個元素（a[1]）為基準，往下比較所有元素，如果較大的話，兩者相交換。往下比對完之後，最後 a[1] 內容會最大，如此表示第 2 個泡沫已浮上來。依此類推，總共需比較陣列元素 – 1 次輪迴（i - 1），最後即可得到由大到小的排序；另外，由小到大也是如此。
圖 2-3 泡沫排序法的運作程序 2-4-2 範例研討：成績高低排序 （A）程式功能：Ex2_5.java 張老師利用一維陣列存放了班上數學成績，陣列內容為a [] = {45, 12, 89, 76, 34, 65, 77, 93, 70, 65, 45, 89}，請利用泡沫排序法編寫一程式由高到低排列，並印出每回合排列的結果；期望操作介面如下： （B）製作技巧研討： 吾人可利用雙重迴圈製作泡沫排序法的運作程式（如圖 2-3 所示），外迴圈指定第幾回合（i=0, 1, .., a.length），每回合找出一個較大的數值；內迴圈指定每回合所比較的元素（j = i+1, …, a.length）。如果被比較元素大於指定元素（a[j] > a[i]），則兩元素交換，否則不做任何處理。其中較困難的是，兩個元素（或稱兩個變數）的內容如何交換，這也是程式設計中較有趣的問題。兩變數內容交換的情況，就好像有兩個杯子，一個裝啤酒，另一杯裝可樂，這兩個杯子所裝的東西如何交換？其實非常簡單，我們只要再準備第三個杯子（另一個變數），先將第一個杯子的內容（如啤酒）倒入第三個杯子，再將第二杯（如可樂）倒入第一杯，最後再將第三杯（如啤酒）倒入第二杯，如此就完成第一杯與第二杯內容交換。需聲明一下，程式設計並非用倒入，而是用複製的，如圖 7-8 所示。
圖 2-4 兩變數內容交換的運作程序 （C）程式範例：
(D) 程式重點說明： (1) 第 13~25 行：『for(int i=0; i<a.length; i++) { ….}』。外迴圈，指定排序的回合。 (2) 第 14~20 行：『for(int j=i+1; j<a.length; j++) {…}』。內迴圈，指定每回合依序比較的元素。 (3) 第 15~19 行：『if(a[i] <a[j] { …})。基準元素比被比較元素小的話，則兩元素內容交換。 (4) 第 16~18 行：『temp=a[i]; a[i] = a[j]; a[j]=temp』。利用 temp 變數，將元素內容交換。 2-4-3 自我挑戰：列印股票高低排序 （A）程式功能：PM2_2 吾人利用陣列 stock[] = {78, 72, 61, 56, 87, 66, 74, 88, 76, 58, 65, 57, 90, 78, 67, 89, 56, 77, 56, 87, 67, 80, 77, 86, 67, 75, 86, 98, 88, 78}，儲存台積電最近 30 個交易日的收盤價，請依照價格高低順序（由最低到最高順序）印出其內容；期望操作介面如下：
（B）製作技巧提示： 此題目只要用泡沫排序法(如 Ex2_5.java)即可達成，但我們希望製作一只較通用型的系統(可擴充出 Ex2_6.java)，將兩元素交換的動作製作成一個 swap() 方法，並將陣列 stock[] 宣告成類別變數。圖 2-# 為此程式架構，其中 main()、disp_stock()、swap()）都可以直接引用 stack[] 陣列。
圖 2-5 PM2-2 程式架構 因此，本範例將兩元素交換的處理程序製作成 swap(i, j) 函數方法，功能是 stock[i] 與 stock[j] 兩元素內容互相交換。程式虛擬碼提示如下：
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翻轉工作室：粘添壽
Java 程式設計(二) 含物件導向
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