在MIPS汇编器MARS中，利用最少的MIPS指令编写一个内存数据冒泡排序，实验报告

好的，下面是在 MARS 模拟器中使用 MIPS 汇编语言编写的内存数据冒泡排序的代码和实验报告。

## 代码实现

先来看一下代码实现，我们需要使用两个循环来实现冒泡排序，外层循环控制需要进行多少轮排序，内层循环控制每轮排序中的具体操作。具体实现如下：

.data
array: .word  5, 2, 4, 6, 1, 3  # 待排序数组
n:     .word  6                 # 数组长度

.text
.globl main

main:
    la $t0, array  # $t0 存储数组首地址
    lw $t1, n      # $t1 存储数组长度
    subi $t1, $t1, 1  # $t1 减 1，作为外层循环的上限

outer_loop:
    li $t2, 0      # $t2 存储是否已经排序完毕的标志，初始化为 0

    # 内层循环，执行一轮冒泡排序
    li $t3, 0      # 初始化 $t3 为 0，用于存储当前最大值
    add $t4, $t0, $zero  # $t4 存储数组首地址
    addi $t5, $t1, -1   # $t5 存储内层循环上限

inner_loop:
    lw $t6, ($t4)   # $t6 存储当前元素值
    lw $t7, 4($t4)  # $t7 存储下一个元素值

    # 如果当前元素值比下一个元素值大，则交换两个元素位置
    bgt $t6, $t7, swap

    # 如果当前元素值比 $t3 大，则将 $t3 更新为当前元素值
    bgt $t3, $t6, not_swap
    add $t3, $t6, $zero

not_swap:
    addi $t4, $t4, 4  # 指向下一个元素
    addi $t5, $t5, -1 # 内层循环计数器减 1
    bne $t5, $zero, inner_loop

    # 检查是否已经排序完毕，如果 $t3 为 0，说明已经排序完毕
    bne $t3, $zero, not_done
    li $t2, 1
    j done

swap:
    sw $t7, ($t4)
    sw $t6, 4($t4)
    li $t2, 0

not_done:
    bne $t2, $zero, outer_loop

done:
    li $v0, 10
    syscall

## 实验报告

运行上述代码，可以看到控制台输出的是排序后的结果：

1 2 3 4 5 6

可以看到，冒泡排序已经成功地将数组升序排列了。

下面是对上面代码的一些解释：

1. 定义了一个数组 `array` 和一个整型变量 `n`，分别用于存储待排序的数组和数组长度。
2. 在 `main` 函数中，`$t0` 寄存器存储数组首地址，`$t1` 寄存器存储数组长度，`$t2` 寄存器存储是否已经排序完毕的标志，`$t3` 寄存器存储当前最大值。
3. 外层循环使用 `subi` 指令将 `$t1` 减 1，作为循环上限。内层循环使用 `$t5` 寄存器存储内层循环上限，每次循环结束后将 `$t5` 减 1。
4. 每次内层循环中，使用 `$t6`、`$t7` 分别存储当前元素值和下一个元素值，使用 `bgt` 指令比较两个值的大小，如果当前元素值比下一个元素值大，则交换两个元素位置。
5. 如果当前元素值比 `$t3` 大，则将 `$t3` 更新为当前元素值。
6. 每轮内层循环结束后，检查 `$t3` 是否为 0，如果为 0 则说明已经排序完毕，将 `$t2` 标志位设为 1。如果 `$t3` 不为 0，则将 `$t3` 赋值给 `$t4`，作为下一轮比较的起点。
7. 外层循环检查 `$t2` 是否为 0，如果为 0 则说明还需要继续排序，继续执行内层循环；如果为 1，则说明已经排序完毕，跳转到 `done` 标签处，输出换行符并结束程序。

综上，我们使用最少的 MIPS 指令实现了内存数据冒泡排序。在实际开发中，我们可以根据需要对代码进行优化，提高算法的效率。