PL/I 语言中的冒泡排序算法实现与分析
冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地遍历要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。
本文将围绕PL/I语言，详细介绍冒泡排序算法的实现，并对其性能进行分析。
PL/I 语言简介
PL/I（Programming Language One）是一种高级程序设计语言，它结合了多种编程语言的特点，如COBOL、FORTRAN和ALGOL。PL/I语言在20世纪60年代至70年代非常流行，尤其是在大型系统和企业级应用中。
冒泡排序算法原理
冒泡排序的基本思想是：比较相邻的元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行，直到没有再需要交换的元素，这意味着该数列已经排序完成。
冒泡排序算法的步骤如下：
1. 从第一个元素开始，比较相邻的两个元素。
2. 如果第一个比第二个大（升序排序），就交换它们的位置。
3. 对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。
4. 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
5. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。
PL/I 语言中的冒泡排序实现
以下是一个使用PL/I语言实现的冒泡排序算法的示例代码：
pl/i
IDENTIFICATION DIVISION.
PROGRAM-ID. BUBBLE-SORT.
ENVIRONMENT DIVISION.
INPUT-OUTPUT SECTION.
FILE-CONTROL.
SELECT SORT-FILE ASSIGN TO "SORTFILE".
DATA DIVISION.
FILE SECTION.
FD SORT-FILE.
01 SORT-RECORD.
05 SORT-NUMBER PIC 9(5).
WORKING-STORAGE SECTION.
01 WS-NUMBERS.
05 WS-NUMBER OCCURS 10 TIMES.
10 WS-NUMBER-VALUE PIC 9(5).
01 WS-INDEX PIC 9(2) VALUE 1.
01 WS-TEMP PIC 9(5).
PROCEDURE DIVISION.
PERFORM INITIALIZE-NUMBERS
PERFORM BUBBLE-SORT
PERFORM PRINT-NUMBERS
STOP RUN.
INITIALIZE-NUMBERS.
MOVE 64 TO WS-NUMBER(1)
MOVE 34 TO WS-NUMBER(2)
MOVE 25 TO WS-NUMBER(3)
MOVE 12 TO WS-NUMBER(4)
MOVE 22 TO WS-NUMBER(5)
MOVE 11 TO WS-NUMBER(6)
MOVE 90 TO WS-NUMBER(7)
MOVE 88 TO WS-NUMBER(8)
MOVE 76 TO WS-NUMBER(9)
MOVE 45 TO WS-NUMBER(10).
BUBBLE-SORT.
PERFORM VARYING WS-INDEX FROM 1 BY 1 UNTIL WS-INDEX > 9
PERFORM VARYING WS-NUMBER-VALUE FROM WS-INDEX BY 1 UNTIL WS-NUMBER-VALUE > 9 - WS-INDEX
IF WS-NUMBER(WS-INDEX) > WS-NUMBER(WS-NUMBER-VALUE)
MOVE WS-NUMBER(WS-INDEX) TO WS-TEMP
MOVE WS-NUMBER(WS-NUMBER-VALUE) TO WS-NUMBER(WS-INDEX)
MOVE WS-TEMP TO WS-NUMBER(WS-NUMBER-VALUE)
END-IF
END-PERFORM
END-PERFORM.
PRINT-NUMBERS.
PERFORM VARYING WS-INDEX FROM 1 BY 1 UNTIL WS-INDEX > 9
DISPLAY WS-NUMBER(WS-INDEX)
END-PERFORM.
冒泡排序算法性能分析
冒泡排序算法的时间复杂度分析如下：
- 最好情况：O(n)，当输入数组已经是有序时，冒泡排序只需要遍历一次数组，不需要进行任何交换。
- 平均情况：O(n^2)，在平均情况下，冒泡排序需要遍历整个数组多次，每次遍历都需要进行大量的比较和交换。
- 最坏情况：O(n^2)，当输入数组完全逆序时，冒泡排序需要进行最大次数的比较和交换。
冒泡排序的空间复杂度为O(1)，因为它只需要一个额外的变量来交换元素。
结论
冒泡排序是一种简单易实现的排序算法，但在实际应用中，由于其时间复杂度较高，通常不适用于大数据量的排序。尽管如此，冒泡排序在理解排序算法的基本原理和实现上仍然具有很高的价值。
本文通过PL/I语言实现了冒泡排序算法，并对算法的性能进行了分析。希望本文能够帮助读者更好地理解冒泡排序算法及其在PL/I语言中的实现。
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