การใช้งาน Insertion Sort ในภาษา C: การเรียงลำดับข้อมูลที่พัฒนาทักษะและเปิดเส้นทางสู่การเข้าใจ Algorithms**

การเขียนโปรแกรมเป็นศาสตร์ที่ต้องใช้ทั้งความคิดสร้างสรรค์และการวิเคราะห์อย่างมีระบบ หนึ่งในหัวข้อพื้นฐานที่ท้าทายและมีประโยชน์ในวงการโปรแกรมมิ่งคือเรื่องของการเรียงลำดับ (Sorting) การเรียงลำดับเป็นกุญแจสำคัญในการจัดการข้อมูล โดยมีหลากหลายวิธีในการเรียงลำดับที่เรียกว่า Sorting Algorithms หนึ่งใน algorithms ที่ใช้ความเข้าใจพื้นฐานและคุ้นเคยกันดีคือ Insertion Sort ซึ่งเป็นหัวข้อที่น่าสนใจในการศึกษาที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับหลักการพื้นฐานของการเรียงลำดับข้อมูล

Insertion Sort คืออะไร?

Insertion Sort เป็น algorithm สำหรับการเรียงลำดับข้อมูลที่ทำงานโดยการประมวลผลทีละตัว มีหลักการคล้ายกับวิธีที่คนเราเรียงไพ่ในมือ เราจะทำการเรียงไพ่แต่ละใบเข้าสู่ตำแหน่งที่ถูกต้องโดยเทียบกับไพ่ที่เรียงไว้แล้ว สำหรับ Insertion Sort ก็ทำงานในลักษณะเดียวกัน โดยการเลือกค่าข้อมูล (element) ทีละตัวจาก array และย้ายไปยังตำแหน่งที่เหมาะสม

ยกตัวอย่าง Code สำหรับ Insertion Sort ในภาษา C

#include

void insertionSort(int arr[], int n) {
    int i, key, j;
    for (i = 1; i < n; i++) {
        key = arr[i];
        j = i - 1;

        // Move elements of arr[0..i-1], that are greater than key,
        // to one position ahead of their current position
        while (j >= 0 && arr[j] > key) {
            arr[j + 1] = arr[j];
            j = j - 1;
        }
        arr[j + 1] = key;
    }
}

void printArray(int arr[], int n) {
    int i;
    for (i=0; i < n; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    printf("\n");
}

int main() {
    int arr[] = {12, 11, 13, 5, 6};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);

    insertionSort(arr, n);
    printArray(arr, n);

    return 0;
}

ภายในฟังก์ชัน `insertionSort` เราสามารถเห็นหลักการทำงานของ Insertion Sort ว่าเริ่มต้นที่ `i = 1` และทำการย้ายข้อมูลที่มีค่ามากกว่า key ไปที่ตำแหน่งถัดไป จนกระทั่งพบตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับ key

Usecase ในโลกจริงของ Insertion Sort

Insertion Sort มีประโยชน์ในการเรียงลำดับชุดข้อมูลที่มีขนาดไม่ใหญ่มากหรือเมื่อข้อมูลที่ต้องเรียงเป็นส่วนหนึ่งของชุดข้อมูลที่เป็น order มาบ้างแล้ว ตัวอย่างเช่น การใช้ Insertion Sort กับการเขียนโปรแกรมที่ต้องจัดเรียงข้อมูลในฐานข้อมูลขนาดเล็ก หรือการใช้ในอัลกอรึทึ่มที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นเช่น Quick Sort ที่ใช้ Insertion Sort เป็นวิธีการเรียงข้อมูลสำหรับชุดข้อมูลย่อย

Complexity ของ Insertion Sort

Complexity ในทางวิเคราะห์การเรียงข้อมูลของ Insertion Sort อยู่ที่ \(O(n^2)\) ใน worst-case scenario เนื่องจากต้องทำการเปรียบเทียบและเปลี่ยนตำแหน่งครั้งละหนึ่งค่าภายใน loop ซึ่งต้องทำซ้ำเดิมหลายครั้ง สำหรับ best-case scenario เช่นเมื่อข้อมูลถูกเรียงอยู่แล้ว มีความเร็วอยู่ที่ \(O(n)\) ทำให้มีประสิทธิภาพดีเมื่อข้อมูลมีการเรียงบ้างแล้วหรือมีขนาดเล็ก

ข้อดีข้อเสีย

ข้อดีของ Insertion Sort คือความง่ายในการเข้าใจ และมีประสิทธิภาพดีเมื่อใช้กับชุดข้อมูลที่ไม่ใหญ่มากหรือเกือบจะเรียงอยู่แล้ว อีกทั้งไม่ต้องใช้ memory พิเศษในการเรียงข้อมูล (in-place sorting) ทำให้ไม่มีความจำเป็นในการจัดสรรพื้นที่เพิ่มเติม

ข้อเสียของ Insertion Sort คือมีประสิทธิภาพต่ำเมื่อเทียบกับ algorithms อื่นๆ เช่น Quick Sort หรือ Merge Sort เมื่อต้องจัดการกับข้อมูลจำนวนมาก เพราะ Complexity ที่สูงทำให้เวลาในการเรียงลำดับเพิ่มขึ้นอย่างมาก

คำเชิญชวน

การศึกษาวิธีการเรียงลำดับและแก้ไขปัญหาการเรียงข้อมูลเป็นหนึ่งในหลักสูตรที่สำคัญที่ EPT ที่นี่คุณจะได้เรียนรู้และปฏิบัติในรูปแบบที่สนุกสนาน มีส่วนร่วม และเต็มไปด้วยความท้าทาย ที่ EPT เรามุ่งเน้นการเรียนรู้ผ่านการปฏิบัติจริง จึงมีโอกาสดีที่คุณจะเข้าใจในเชิงลึกและประยุกต์ใช้ความรู้ที่ได้มาในงานของคุณได้จริง อยากเขียนโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพและเข้าใจแก่นแท้ของการจัดการข้อมูลหรือไม่? มาร่วมเรียนรู้ที่ EPT เพื่อพัฒนาทักษะของคุณในการเป็นนักพัฒนาซอฟต์แวร์คุณภาพต่อไป!

หมายเหตุ: ข้อมูลในบทความนี้อาจจะผิด โปรดตรวจสอบความถูกต้องของบทความอีกครั้งหนึ่ง บทความนี้ไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงใด ๆ ได้ ทาง EPT ไม่ขอยืนยันความถูกต้อง และไม่ขอรับผิดชอบต่อความเสียหายใดที่เกิดจากบทความชุดนี้ทั้งทางทรัพย์สิน ร่างกาย หรือจิตใจของผู้อ่านและผู้เกี่ยวข้อง