鸡尾酒排序

鸡尾酒排序
鸡尾酒排序
	使用鸡尾酒排序为一列数字进行排序的过程
概况
类别	排序算法
数据结构	数组
复杂度
平均时间复杂度
最坏时间复杂度
最优时间复杂度
最佳解	No
相关变量的定义

鸡尾酒排序（英语：Cocktail shaker sort），亦为定向冒泡排序，鸡尾酒搅拌排序，搅拌排序（也可以视作选择排序的一种变形），涟漪排序，来回排序或快乐小时排序，是冒泡排序的一种变形。此算法与冒泡排序的不同处在于排序时是以双向在序列中进行排序。

伪代码

将一个序列由小到大进行排序：

function cocktail_sort(list, list_length){ // the first element of list has index 0
    bottom = 0;
    top = list_length - 1;
    swapped = true; 
    while(swapped == true) // if no elements have been swapped, then the list is sorted
    {
        swapped = false; 
        for(i = bottom; i < top; i = i + 1)
        {
            if(list[i] > list[i + 1])  // test whether the two elements are in the correct order
            {
                swap(list[i], list[i + 1]); // let the two elements change places
                swapped = true;
            }
        }
        // decreases top the because the element with the largest value in the unsorted
        // part of the list is now on the position top 
        top = top - 1; 
        for(i = top; i > bottom; i = i - 1)
        {
            if(list[i] < list[i - 1]) 
            {
                swap(list[i], list[i - 1]);
                swapped = true;
            }
        }
        // increases bottom because the element with the smallest value in the unsorted 
        // part of the list is now on the position bottom 
        bottom = bottom + 1;  
    }
}

与冒泡排序不同的地方

鸡尾酒排序等于是冒泡排序的轻微变形。不同的地方在于从低到高然后从高到低，而冒泡排序则仅从低到高去比较序列里的每个元素。他可以得到比冒泡排序稍微好一点的性能，原因是冒泡排序只从一个方向进行比对（由低到高），每次循环只移动一个项目。

以序列（2,3,4,5,1）为例，鸡尾酒排序只需要访问一次序列就可以完成排序，但如果使用冒泡排序则需要四次。但是在随机数序列的状态下，鸡尾酒排序与冒泡排序的效率与其他众多排序算法相比均比较低。

实现示例

C语言

void cocktail_sort(int arr[], int len) {
	int i, left = 0, right = len - 1;
	int temp;
	while (left < right) {
		for (i = left; i < right; i++)
			if (arr[i] > arr[i + 1]) {
				temp = arr[i];
				arr[i] = arr[i + 1];
				arr[i + 1] = temp;
			}
		right--;
		for (i = right; i > left; i--)
			if (arr[i - 1] > arr[i]) {
				temp = arr[i];
				arr[i] = arr[i - 1];
				arr[i - 1] = temp;
			}
		left++;
	}
}

C++

template<typename T> //整數或浮點數皆可使用,若要使用物件(class)時必須設定大於(>)的運算子功能
void cocktail_sort(T arr[], int len) {
	int j, left = 0, right = len - 1;
	while (left < right) {
		for (j = left; j < right; j++)
			if (arr[j] > arr[j + 1])
				swap(arr[j], arr[j + 1]);
		right--;
		for (j = right; j > left; j--)
			if (arr[j - 1] > arr[j])
				swap(arr[j - 1], arr[j]);
		left++;
	}
}

Rust

fn cocktail_sort<T: PartialOrd>(arr: &mut [T]) {
    let mut bottom: usize = 0;
    let mut top = arr.len() - 1;
    let mut swapped = true;

    while swapped {
        swapped = false;
        for i in bottom..top {
            if arr[i] > arr[i+1] {
                arr.swap(i, i+1);
                swapped = true;
            }
        }

        top -= 1;
        for j in ((bottom + 1)..=top).rev() {
            if arr[j] < arr[j - 1] {
                arr.swap(j, j - 1);
                swapped = true;
            }
        }
        bottom += 1;
    }
}

JAVA

public static void cocktail_sort(int[] arr) {	
	int i, left = 0, right = arr.length - 1;
	int temp;
	while (left < right) {
		for (i = left; i < right; i++)
			if (arr[i] > arr[i + 1]) {
				temp = arr[i];
				arr[i] = arr[i + 1];
				arr[i + 1] = temp;
			}
		right--;
		for (i = right; i > left; i--)
			if (arr[i - 1] > arr[i]) {
				temp = arr[i];
				arr[i] = arr[i - 1];
				arr[i - 1] = temp;
			}
		left++;
	}
}

JavaScript

Array.prototype.cocktail_sort = function() {
	var i, left = 0, right = this.length - 1;
	var temp;
	while (left < right) {
		for (i = left; i < right; i++)
			if (this[i] > this[i + 1]) {
				temp = this[i];
				this[i] = this[i + 1];
				this[i + 1] = temp;
			}
		right--;
		for (i = right; i > left; i--)
			if (this[i - 1] > this[i]) {
				temp = this[i];
				this[i] = this[i - 1];
				this[i - 1] = temp;
			}
		left++;
	}
};

PHP

function swap(&$x, &$y) {
	$t = $x;
	$x = $y;
	$y = $t;
}
function cocktail_sort(&$arr) {//php的陣列視為基本型別，所以必須用傳參才能修改原陣列
	$left = 0;
	$right = count($arr) - 1;
	while ($left < $right) {
		for ($j = $left; $j < $right; $j++)
			if ($arr[$j] > $arr[$j + 1])
				swap($arr[$j], $arr[$j + 1]);
		$right--;
		for ($j = $right; $j > $left; $j--)
			if ($arr[$j - 1] > $arr[$j])
				swap($arr[$j - 1], $arr[$j]);
		$left++;
	}
}

Python 2.7

def cocktail_sort(l):
    l_len = len(l)
    for i in range(l_len, 0, -1):
        rem_i_l_len = abs(i - l_len)
        isNeedContinue = False
        obverse_count = len(l[rem_i_l_len : i-1])
        reverse_count = len(l[rem_i_l_len + 1 : i-1])
        
        for j in range(obverse_count):
            if l[j] > l[j + 1]:
                l[j], l[j + 1] = l[j + 1], l[j]
                isNeedContinue = True
        # you can print this to observe the whole process
        # print l
        
        for j in range(reverse_count, 0, -1):
            if l[j] < l[j - 1]:
                l[j], l[j - 1] = l[j - 1], l[j]
                isNeedContinue = True
        # you can print this to observe the whole process
        # print l
        
        if isNeedContinue:
            continue
        else:
            return
  
        
if __name__ == '__main__':
    sample_list = [6,5,4,3,2,100]
    cocktail_sort(sample_list)
    print(sample_list)

Python 3.10

def cocktail_sort(arr: list, bottom: int = None, top: int = None):
    if not bottom and not top:
        bottom, top = 0, len(arr) - 1

    if bottom == top or bottom > top:
        return

    swapped: bool = False
    for i in range(bottom, top):
        if arr[i] > arr[i + 1]:
            arr[i + 1], arr[i] = arr[i], arr[i + 1]
            swapped = True

    for i in range(top - 1, bottom, -1):
        if arr[i] < arr[i - 1]:
            arr[i - 1], arr[i] = arr[i], arr[i - 1]
            swapped = True

    if not swapped:
        return

    cocktail_sort(arr, bottom + 1, top - 1)

if __name__ == '__main__':
    sample_list = [3, 7, 5, 1, 6, 4, 8, 2]
    cocktail_sort(sample_list)
    print(sample_list)

Golang

func cocktailSort(arr []int) {
	left := 0
	right := len(arr) - 1

	for left < right {
		for i := left; i < right; i++ {
			if arr[i] > arr[i+1] {
				arr[i], arr[i+1] = arr[i+1], arr[i]
			}
		}
		right--

		for i := right; i > left; i-- {
			if arr[i-1] > arr[i] {
				arr[i-1], arr[i] = arr[i], arr[i-1]
			}
		}
		left++
	}
}

Julia (编程语言)

# Julia Sample : CocktailSort

function CocktailSort(A)
	isordered, lo, hi  = false, 1, length(A)
 
	while !isordered && hi > lo
		isordered = true
		
		for i=lo+1:hi
			if A[i] < A[i-1]
				A[i-1], A[i] = A[i], A[i-1]
				isordered = false
			end
		end
		
		hi -= 1
		
		if isordered || hi ≤ lo 
			break 
		end

		for i in hi:-1:lo+1
			if A[i-1] > A[i]
				A[i-1], A[i] = A[i], A[i-1]
				isordered = false
			end
		end
		lo += 1
	end
	return A
end

# Main Code
A = [16,586,1,31,354,43,3]
println(A)                      # Original Array
println(CocktailSort(A)) 		# Cocktail Sort Array

复杂度

鸡尾酒排序最糟或是平均所花费的次数都是 $O(n^{2})$ ，但如果序列在一开始已经大部分排序过的话，会接近 $O(n)$ 。

外部链接

查论编排序算法
理论	计算复杂性理论大O符号全序关系数据结构术语列表原地算法稳定性比较排序自适应排序（英语：Adaptive sort）排序网络（英语：Sorting network）整数排序（英语：Integer sorting） X+Y排序（英语：X + Y sorting）量子排序（英语：Quantum sort）
交换排序	冒泡排序鸡尾酒排序奇偶排序梳排序侏儒排序快速排序慢速排序臭皮匠排序 Bogo排序
选择排序	选择排序堆排序平滑排序（英语：Smoothsort）笛卡尔树排序（英语：Cartesian tree sort）锦标赛排序（英语：Tournament sort）圈排序（英语：Cycle sort）弱堆排序（英语：Weak heap）
插入排序	插入排序希尔排序伸展排序二叉查找树排序图书馆排序耐心排序
归并排序	归并排序梯级归并排序（英语：Cascade merge sort）振荡归并排序（英语：Oscillating merge sort）多相归并排序（英语：Polyphase merge sort）
分布排序	美国旗帜排序（英语：American flag sort）珠排序桶排序爆炸排序（英语：Burstsort）计数排序比较计数排序插值排序鸽巢排序相邻图排序（英语：Proxmap sort）基数排序闪电排序（英语：Flashsort）
并发排序	双调排序器（英语：Bitonic sorter） Batcher归并网络两两排序网络（英语：Pairwise sorting network）
混合排序	块排序（英语：Block sort） Tim排序内省排序 Spread排序（英语：Spreadsort）归并插入排序（英语：Merge-insertion sort）
其他	拓扑排序煎饼排序意粉排序（英语：Spaghetti sort）