c++冒泡排序分别随机生成问题规模为10、100、1000、10000的正序和逆序和随机的初始排列

冒泡排序是一种简单的排序算法，它通过反复交换相邻元素，逐步将较大的数"浮"到数组的顶端。对于不同规模的问题，如10、100、1000、10000，其时间复杂度都是O(n^2)，但由于实际操作次数会随着数据量增加而减少（已排序部分不会再次比较），所以在小规模下效率相对较高。

以下是针对不同规模的正序、逆序和随机初始排列的描述：

1. **正序（从小到大）**：
- 对于10个元素，快速完成排序，因为数据少，所有元素都只需几轮就能到达正确位置。
- 100个元素可能需要多次循环，但仍然会在几次内完成。
- 对于1000和10000个元素，可能会有显著的时间消耗，但如果优化处理边界情况，也可以看到明显的提升。

2. **逆序（从大到小）**：
- 冒泡排序在此场景下性能最差，因为每次都需要交换最大值到正确位置。
- 对于10个元素，可能也需要遍历整个序列。
- 1000和10000的逆序数据，排序过程会非常耗时，几乎接近于最坏的情况。

3. **随机初始排列**：
- 这种情况下，排序过程平均化了最好和最坏的情况。虽然不是直接排序好或坏，但仍需按顺序逐个比较和交换。
- 随着元素数量的增加，算法性能会更依赖于随机分布是否利于优化。

为了演示上述情况，你需要编写一段C++代码，对每种情况进行模拟，包括生成随机数、进行冒泡排序以及打印排序后的结果。同时，你可以测量并记录不同规模下的运行时间，以便理解性能变化趋势。以下是简化的示例代码片段：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <ctime>

void bubbleSort(int arr[], int n) {
    // 实现冒泡排序...
}

int main() {
    srand(time(0)); // 设置随机种子

    for (int size = 10; size <= 10000; size *= 10) {
        std::vector<int> sortedArr(size), randomArr(size);
        
        // 生成正序
        for (int i = 0; i < size; ++i) {
            sortedArr[i] = i;
        }
        bubbleSort(sortedArr.data(), size);
        std::cout << "Sorted array of size " << size << ": ";
        // 打印结果...

        // 生成逆序
        for (int i = 0; i < size; ++i) {
            randomArr[size - i - 1] = rand() % size + 1;
        }
        bubbleSort(randomArr.data(), size);
        std::cout << "Reversed array of size " << size << ": ";
        // 打印结果...

        // 生成随机排列
        for (int& num : randomArr) {
            num = rand() % size + 1;
        }
        bubbleSort(randomArr.data(), size);
        std::cout << "Randomly arranged array of size " << size << ": ";
        // 打印结果...
    }

    return 0;
}