对于一个包含N个元素的数组,使用冒泡排序时,理论上需要进行N-1轮完整的比较和交换操作来确保所有元素都按正确顺序排列。具体来说,在第一轮中,最大的元素会被移动到数组的最后;第二轮中,次大的元素会被放置在其正确的位置;以此类推,直到最后一轮只需要处理剩余的两个元素。
每一轮冒泡排序都会减少需要检查的元素数量,因此实际的比较次数会逐渐减少。例如,第一轮需要进行N-1次比较,而最后一轮仅需一次比较。总的比较次数大致为(1+2+3+...+(N-1)),即(N(N-1))/2次。
尽管冒泡排序易于理解和实现,但由于其时间复杂度较高(平均和最坏情况均为O(n^2)),在处理大数据集时效率较低。因此,在实际应用中,更高效的排序算法如快速排序、归并排序等通常被优先考虑。然而,冒泡排序仍然具有教学价值,因为它帮助初学者理解基本的排序概念及其背后的逻辑。