动手写冒泡排序图形演示程序，你也可以

suxiang2014 · 发表于 2016-2-27 17:01:02

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各位朋友你们好，今天教大家写冒泡排序演示程序，使用语言为Java，不会Java也没关系，其他语言一样可以举一反三。

写演示程序有什么好处，第一是加深对编程语言的理解与应用；第二就是加深对数据结构和算法的理解，防遗忘；第三就是通过这个演示程序出一套视频，教大家。

先看程序运行最终截图：

新建按钮可以新建要排序的元素；单步按钮可以观察排序全过程；运行按钮相当于自动点击单步按钮。

代码如下，已经有很多注释，不解释。

Bar.java

package com.algorithm.sort;
import java.awt.Color;
public class Bar {
//方块的宽、方块与方块的距离、方块的最大宽度
public static final int WIDTH = 20, INTERVAL = 10, MAX_HEIGHT = 200;
//方块的高
private int height;
//方块的颜色
private Color color;
public Bar(int height, Color color) {
this.height = height;
this.color = color;
}
public int getHeight() {
return height;
}
public void setHeight(int height) {
this.height = height;
}
public Color getColor() {
return color;
}
public void setColor(Color color) {
this.color = color;
}
}

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BarGroup.java

package com.algorithm.sort;
import java.awt.*;
public abstract class BarGroup {
//进行相应排序界面绘制，需要子类重写
public abstract void draw(Graphics g);
//单步进行相应排序，需要子类重写
public abstract void sortStep();
//判断是否完成排序
public abstract boolean isDone();
/**
* 初始化方块
* @param size 创建方块的大小
* @param isRandom 如果为ture，表示随机生成方块；否则逆序生成方块
* @return 生成的方块
*/
public Bar[] initBarArray(int size, boolean isRandom) {
Bar[] barArray = new Bar[size];
if (isRandom) {
for (int i = 0; i < size; i++) {
int height = (int) (Math.random() * Bar.MAX_HEIGHT);
int r = (int) (Math.random() * 255);
int g = (int) (Math.random() * 255);
int b = (int) (Math.random() * 255);
barArray[i] = new Bar(height, new Color(r, g, b));
}
} else {
for (int i = 0; i < size; i++) {
int height = Bar.MAX_HEIGHT - (Bar.MAX_HEIGHT * i) / size;
int r = (int) (Math.random() * 255);
int g = (int) (Math.random() * 255);
int b = (int) (Math.random() * 255);
barArray[i] = new Bar(height, new Color(r, g, b));
}
}
return barArray;
}
/**
* 绘制一个方块
* @param g 画笔
* @param barArray 方块数组（根当于要排序的元素）
* @param index 欲绘制方块的索引号
*/
public void drawOneBar(Graphics g, Bar[] barArray, int index) {
int height = barArray[index].getHeight();
Color color = barArray[index].getColor();
int x = 35 + index * (Bar.WIDTH + Bar.INTERVAL);
int y = 250 - height;
g.setColor(color);
g.fill3DRect(x, y, Bar.WIDTH, height, true);
}
/**
* 绘制一个箭头
* @param g 画笔
* @param color 箭头的颜色
* @param str 箭头下面的文本
* @param index 箭头上方对应的方块索引
* @param arrowLength 箭头的长度
*/
public void arrowText(Graphics g, Color color, String str, int index, int arrowLength) {
int x = 35 + index * (Bar.WIDTH + Bar.INTERVAL);
int y = 250 + 15 * arrowLength;
g.setColor(color);
g.drawString(str, x, y);
g.drawLine(x + Bar.WIDTH / 2, 252, x + Bar.WIDTH / 2, y - 15);
g.drawLine(x + Bar.WIDTH / 2, 252, x + Bar.WIDTH / 2 - 3, 257);
g.drawLine(x + Bar.WIDTH / 2, 252, x + Bar.WIDTH / 2 + 3, 257);
}
/**
* 交换两个方块的位置
* @param barArray 方块数组
* @param i 第一个要交换的方块
* @param j 第二个要交换的方块
*/
public void swap(Bar[] barArray, int i, int j) {
Bar tmp = barArray[i];
barArray[i] = barArray[j];
barArray[j] = tmp;
}
}

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BubbleSort.java

package com.algorithm.sort;
import java.awt.*;
/**
* 冒泡排序类
* @author Focus100
*
*/
public class BubbleSort extends BarGroup {
//方块数组的大小
private static final int ARRAY_SIZE = 10;
//方块数组
private Bar barArray[];
//方块的inner、outer指针
private int inner, outer;
//比较次数、交换次数
private int comps, swaps;
//是否完成排序
private boolean isDone;
public BubbleSort(boolean isRandom) {
//初始化方块数组，大小为10个
barArray = initBarArray(ARRAY_SIZE, isRandom);
//inner一开始指向第一个元素
inner = comps = swaps = 0;
//outer一开始指向最后一个元素
outer = ARRAY_SIZE - 1;
isDone = false;
}
/**
* 完成冒泡排序界面的绘制
*/
public void draw(Graphics g) {
for (int i = 0; i < barArray.length; i++)
drawOneBar(g, barArray, i);
g.setColor(Color.BLACK);
g.drawString("比较次数 = " + comps, 10, 30);
g.drawString("交换次数 = " + swaps, 10, 15);
arrowText(g, Color.BLUE, "inner", inner, 3);
arrowText(g, Color.BLUE, "inner+1", inner + 1, 3);
arrowText(g, Color.RED, "outer", outer, 4);
if (isDone) {
g.drawString("状态：排序完毕", 10, 45);
return;
}
if (barArray[inner].getHeight() > barArray[inner + 1].getHeight())
g.drawString("状态：需交换", 10, 45);
else
g.drawString("状态：不需交换", 10, 45);
}
/**
* 单步进行冒泡排序
*/
public void sortStep() {
if (isDone)
return;
//比较次数加1
comps++;
//如果前面的元素大于后面的元素，则交换
if (barArray[inner].getHeight() > barArray[inner + 1].getHeight()) {
swap(barArray, inner, inner + 1);
swaps++; //交换次数加1
}
inner++;
//inner最多到达outer-1的位置，outer后面的元素是排好的元素
if (inner > outer - 1) {
inner = 0;
outer--;
//outer最多>=1，如果等于0表示排序完成
if (outer == 0)
isDone = true;
}
}
/**
* 判断是否完成排序
*/
public boolean isDone() {
return isDone;
}
}

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SortPanel.java

package com.algorithm.sort;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
public class SortPanel extends JPanel implements ActionListener, Runnable {
private JButton btnNew, btnStep, btnRun;
private BarGroup barSort; //排序方块类
private final int WIDTH = 370, HEIGHT = 320;
private boolean isRun = false, isRandom = true; //是否用线程排序、是否随机排序
public SortPanel() {
//设置宽和高
setPreferredSize(new Dimension(WIDTH, HEIGHT));
//设置为流式布局，右对齐
setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.RIGHT));
//添加三个按钮，并添加监听
btnNew = new JButton("新建");
btnNew.addActionListener(this);
add(btnNew);
btnStep = new JButton("单步");
btnStep.addActionListener(this);
add(btnStep);
btnRun = new JButton("运行");
btnRun.addActionListener(this);
add(btnRun);
//创建方块类
barSort = new BubbleSort(isRandom);
//启动线程
new Thread(this).start();
}
@Override
public void paint(Graphics g) {
super.paint(g);
//绘制排序界面
barSort.draw(g);
}
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
switch (e.getActionCommand()) {
case "新建":
//点一次随机排序，再点一次逆序排序
isRandom = isRandom ? false : true;
barSort = new BubbleSort(isRandom);
isRun = false;
break;
case "单步":
barSort.sortStep();
isRun = false;
break;
case "运行":
isRun = true;
break;
}
repaint();
}
/**
* 用线程自动完成排序
*/
@Override
public void run() {
while (true) {
if (isRun && barSort.isDone()) {
isRun = false;
return;
}
if (isRun) {
barSort.sortStep();
repaint();
try {
Thread.sleep(350);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}

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SoftFrame.java

package com.algorithm.sort;
import javax.swing.*;
public class SoftFrame extends JFrame {
public SoftFrame() {
this.add(new SortPanel());
this.setTitle("冒泡排序"); //设置窗口标题
this.setLocation(50, 100); //设置窗口显示位置
this.pack(); //适应子窗口大小
this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); //设置窗口关闭方式
}
public static void main(String[] args) {
SoftFrame frame = new SoftFrame();
frame.setVisible(true);
}
}

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西电图图 · 发表于 2016-2-27 17:29:42

版主能对程序运行最终截图进行一下说明吗

suxiang2014 · 发表于 2016-2-27 18:19:26

西电图图发表于 2016-2-27 17:29
版主能对程序运行最终截图进行一下说明吗

命令行代码：

public void BubbleSort() {
int arr[] = {5, 4, 3, 2, 1};
for (int outer = arr.length - 1; outer >= 1; outer--) {
for (int inner = 0; inner < outer; inner++) {
if (arr[inner] > arr[inner + 1]) {
int tmp = arr[inner];
arr[inner] = arr[inner + 1];
arr[inner + 1] = tmp;
}
}
}
for (int i: arr) {
System.out.println(i);
}
}

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