氣泡排序

習題預習

User ask:
給我5題Bubble Sort的中文問題

ChatGPT answer:
  1. 什麼是 Bubble Sort ? 它是如何工作的?

  2. Bubble Sort 的時間複雜度是多少?它是如何算出來的?

  3. 在實際應用中,Bubble Sort 有哪些限制?它在哪些情況下不適用?

  4. 如何優化 Bubble Sort 的性能?有哪些可以提高效率的技巧?

  5. Bubble Sort 和其他常見排序算法的比較。Bubble Sort 有哪些優點和缺點?相比之下,其他算法又有哪些不同之處?

說明知識

User ask:
以中文說明Bubble Sort並舉例

ChatGPT answer:

Bubble sort是一種簡單的排序演算法,它重複地遍歷要排序的數列,比較相鄰的兩個數的大小,如果順序錯誤就進行交換。重複遍歷,直到沒有需要交換的元素為止,這時數列排序完成。

舉例來說,假設我們要對下列數列進行排序:[5, 8, 2, 1, 9]

Step 1:從數列的開頭開始比較相鄰的兩個數,5和8比較,順序正確,不交換;接著8和2比較,順序錯誤,進行交換。9不需要比較,因為已經是最後一個數,完成一次遍歷。目前數列為[5, 2, 8, 1, 9]

Step 2:從數列的開頭開始比較相鄰的兩個數,5和2比較,順序錯誤,進行交換。8和1比較,順序錯誤,進行交換。目前數列為[2, 5, 1, 8, 9]

Step 3:從數列的開頭開始比較相鄰的兩個數,2和5比較,順序正確,不交換。5和1比較,順序錯誤,進行交換。8和9比較,順序正確,不交換。目前數列為[2, 1, 5, 8, 9]

Step 4:從數列的開頭開始比較相鄰的兩個數,2和1比較,順序錯誤,進行交換。5和8比較,順序正確,不交換。8和9比較,順序正確,不交換。目前數列為[1, 2, 5, 8, 9]

現在數列已經排好序了,並且在第四次遍歷時沒有任何交換操作,所以排序完成。

彙總重點

User ask:
以中文條列Bubble Sort的重點

ChatGPT answer:
  • Bubble Sort是一種基本的排序演算法,也是最簡單的排序算法之一。
  • 算法的核心概念是比較相鄰的元素,如果它們的順序錯誤就交換位置。
  • 算法的運作過程是掃瞄整個待排序的序列,不斷進行相鄰元素的比較與交換操作,直到沒有任何一對元素需要交換為止。
  • Bubble Sort的時間複雜度為O(n^2),效率較差。

知識測驗

User ask:
以中文給我5題Bubble Sort的中等難度問題,並在後面列出答案

ChatGPT answer:
  1. 將陣列中的偶數值遞增排序,而奇數值則保持在原地。
arr = [3, 4, 9, 1, 5, 2, 8, 7, 6]

for i in range(len(arr)):
    for j in range(len(arr)-i-1):
        if arr[j] % 2 == 0 and arr[j+1] % 2 == 0 and arr[j] > arr[j+1]:
            arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
            
print(arr)
# Output: [3, 2, 4, 1, 5, 6, 8, 7, 9]
  1. 將二維陣列按照其第二行遞增排序。
arr = [[3, 7], [9, 1], [5, 6], [2, 8], [4, 0]]

for i in range(len(arr)):
    for j in range(len(arr)-i-1):
        if arr[j][1] > arr[j+1][1]:
            arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
        
print(arr)
# Output: [[4, 0], [9, 1], [5, 6], [3, 7], [2, 8]]
  1. 將字串陣列按照字典順序遞減排序。
arr = ["cat", "dog", "bird", "apple", "bug"]

for i in range(len(arr)):
    for j in range(len(arr)-i-1):
        if arr[j] < arr[j+1]:
            arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
        
print(arr)
# Output: ['dog', 'cat', 'bug', 'bird', 'apple']
  1. 找出陣列中第二小的元素。
arr = [3, 4, 9, 1, 5, 2, 8, 7, 6]

for i in range(len(arr)):
    for j in range(len(arr)-i-1):
        if arr[j] > arr[j+1]:
            arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
        
print(arr[1])
# Output: 2
  1. 判斷是否存在陣列中的任意連續子段,其元素均為遞增序列。
arr = [3, 4, 9, 1, 5, 2, 8, 7, 6]

for i in range(len(arr)):
    for j in range(len(arr)-i-1):
        if arr[j] > arr[j+1]:
            arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]

for i in range(len(arr)-1):
    if arr[i] < arr[i+1]:
        for j in range(i+1, len(arr)-1):
            if arr[j] > arr[j+1]:
                break
        else:
            print("True")
            break
else:
    print("False")
# Output: True