少儿自学编程第28课:Python冒泡排序——让乱序数字排排坐

周测成绩出来后，Tyree看着自己电脑里存的成绩单，数字乱糟糟的：语文85、数学92、英语78、科学88……他自言自语：“要是能按分数排个序就好了，哪个最高、哪个最低一眼就能看出来。” 

我说：“Python 里有现成的排序函数 sorted()，一行就能排好。但是，我们今天不直接用那个，而是自己动手写一个排序算法，看看电脑到底是怎么把数字排整齐的。” 

他有点惊讶：“自己写？会不会很难？” 

“不会。我们学最简单的‘冒泡排序’——就像水里的气泡，小的轻的往上冒，大的重的往下沉。你一听就懂。” 

今天我们就来自己写一个排序程序。 

看看怎么用循环比较相邻的数字，怎么交换它们的位置，最终让整个列表从小到大排好。 

01

什么是冒泡排序？用扑克牌来比喻 

你手里有一把乱序的扑克牌：[5, 2, 8, 1, 9]。你想把它们从小到大排好。 

冒泡排序的做法是：

从左到右，比较相邻的两张牌。如果左边的比右边的大，就交换它们的位置。

这样一轮下来，最大的牌就会“沉”到最后面。 

重复这个过程，只不过每一轮可以少比较一次（因为最后面的已经排好了）。

直到所有牌都排好。 

这个过程就像气泡往上冒，所以叫“冒泡排序”。 

02

先实现一次“比较并交换” 

我们先用一个简单列表来演示。

numbers = [5, 2, 8, 1, 9] 

我们要比较第0位和第1位：5 和 2。5 > 2，所以交换它们的位置。 

在 Python 里，交换两个变量可以这样写： 

a, b = b, a

对于列表里的两个位置：

numbers[0], numbers[1] = numbers[1], numbers[0] 

现在我们来写一轮比较（从第0位到倒数第2位）： 

运行后，你会看到 [2, 5, 1, 8, 9]。最大的9已经沉到最后了。  

len(numbers)- 1 是因为我们比较的是 i 和 i+1，如果 i 到最后一个，i+1 就越界了。 

一次循环只能保证最大的数到末尾，但前面的还没有完全排好。 

03

重复多轮，直到完全排好 

我们需要重复这个过程，每一轮比较的次数少一次（因为末尾已经排好）。外面再套一层循环。

外层循环 j 从0到 n-1，表示最多需要 n 轮。 

内层循环 range(n - 1 - j)：第一轮 j=0，比较 n-1 次；第二轮 j=1，比较 n-2 次……因为每轮末尾已排好一个最大数。

当某一轮没有任何交换发生时，说明已经排好，可以提前结束，但这里为了简单，先跑满n 轮。 

运行后，你会看到逐步排序的过程。 

04

优化：提前结束排序

如果某一轮没有任何交换，说明整个列表已经有序，可以提前跳出循环。

这里swapped 记录这一轮是否有交换。如果没有，说明已经排好，break 跳出外层循环。 

05

把冒泡排序封装成函数 

以后我们想排序任何列表，可以这样写：

先定义bubble_sort(arr)

再来调入要排序的列表

注意：bubble_sort 会直接修改传入的列表。如果不想修改原列表，可以先复制一份：arr.copy()。

sorted_scores = bubble_sort(scores.copy()) 。

06

小项目：对水熊虫的存活天数排序 

假设你记录了10只水熊虫的存活天数，想把它们从少到多排个序。 

也是先调入    bubble_sort(arr)函数，再写排序的列表。

07

今天学到了什么

冒泡排序思想：重复比较相邻元素，把大的“沉”到底部。 

两层循环：外层控制轮数，内层控制比较位置。

交换两个变量：a, b = b, a 非常方便。 

优化：用 swapped 标志提前结束循环，提高效率。 

封装成函数：方便重复使用。

Tyree看完自己写的排序函数，兴奋地说：“原来电脑是这样排队的！虽然 sorted() 一行搞定，但自己写出来更有成就感。” 

numbers = [5, 2, 8, 1, 9]

# 调用 sorted()，传入列表

sorted_numbers = sorted(numbers)

print("排序后：", sorted_numbers)  # 新列表：[1, 2, 5, 8, 9]

上面就是sorted()一行的写法。 

第28课完成！

下一节课学习：二分查找——快速在有序列表里找到目标。

你会学到比“一个个找”快得多的查找方法，就像猜数字游戏里每次取中间值一样。

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