การเรียงลำดับด้วยวิธีฟองน้ำหรือ Bubble Sort และการประยุกต์ใช้ในโลกจริง**

Bubble Sort เป็นหนึ่งในอัลกอริธึมการเรียงลำดับที่พบได้บ่อยและเรียนรู้ได้ง่ายในวิชาการโปรแกรมมิ่ง ดังที่นักเรียนในสถาบัน EPT (Expert-Programming-Tutor) จะได้ศึกษา มันคือรากฐานที่ดีที่จะเข้าใจความซับซ้อนในอัลกอริตึมการเรียงลำดับขั้นสูงกว่า ในบทความนี้เราจะสำรวจความลึกของ Bubble Sort ในภาษา C++, พร้อมกับตัวอย่างการใช้งาน, การวิเคราะห์ความซับซ้อน, ข้อดีและข้อเสีย

อลกอริธึม Bubble Sort คืออะไร?

Bubble Sort คืออัลกอริธึมการเรียงลำดับที่ทำการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่เรียงไม่ถูกต้องเพื่อจะได้ลำดับที่ต้องการ ลักษณะของมันคือ "การฟอง" ขึ้นมาบนผิวน้ำ ในแง่ของข้อมูล ค่าที่มากที่สุดจะ "ลอย" ขึ้นไปที่ด้านหนึ่งของ array หรือ list ซึ่งการแลกเปลี่ยนจะทำให้โดยเปรียบเทียบคู่ของข้อมูลที่อยู่ติดกันและสลับที่ถ้าหากลำดับไม่ถูกต้อง

ตัวอย่าง Code ด้วย C++

#include 
using namespace std;

void bubbleSort(int arr[], int n) {
    for (int i = 0; i < n-1; i++)
        for (int j = 0; j < n-i-1; j++)
            if (arr[j] > arr[j+1])
                swap(arr[j], arr[j+1]);
}

void printArray(int arr[], int size) {
    for (int i=0; i < size; i++)
        cout << arr[i] << " ";
    cout << endl;
}

int main() {
    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
    int N = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    bubbleSort(arr, N);
    cout << "Sorted array: \n";
    printArray(arr, N);
    return 0;
}

ในโค้ดข้างบนนี้เราทำการเรียงลำดับอาร์เรย์ที่มีจำนวนเต็มด้วยวิธี Bubble Sort และพิมพ์ออกมาดูผลลัพธ์

Usecase ในโลกจริง

แม้ว่า Bubble Sort จะไม่ถูกใช้ในแอปพลิเคชันขนาดใหญ่หรือระบบที่ต้องการประสิทธิภาพสูงเนื่องจากความซับซ้อนที่สูง แต่มันยังมีประโยชน์ในกรณีของชุดข้อมูลขนาดเล็กหรือเมื่อความละเอียดในเรื่องเวลาไม่เป็นข้อจำกัด ตัวอย่างเช่น ในการศึกษาเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของอัลกอริธึมการเรียงลำดับต่างๆ หรือในการใช้งานเพื่อสอนแนวคิดพื้นฐานของการแลกเปลี่ยนข้อมูลในชั้นเรียนการเขียนโปรแกรม

การวิเคราะห์ Complexity

Bubble Sort มีความซับซ้อนในกรณีเลวร้ายที่สุดและความซับซ้อนโดยเฉลี่ย (Average-case complexity) เท่ากับ O(n^2) ที่ให้เรา n คือจำนวนสมาชิกในชุดข้อมูล นี่คือหลักฐานว่า Bubble Sort จะไม่มีประสิทธิภาพกับชุดข้อมูลขนาดใหญ่

ข้อดีและข้อเสียของ Bubble Sort

ข้อดี:

- ง่ายต่อการเข้าใจและการโค้ด

- จำเป็นต้องใช้ที่เก็บข้อมูลน้อยเพิ่มเติม (ในที่นี้คือ O(1) ในการสลับ)

- แนวทางที่ดีสำหรับการศึกษาพื้นฐานของอัลกอริธึมการเรียงลำดับ

ข้อเสีย:

- ไม่มีประสิทธิภาพกับชุดข้อมูลขนาดใหญ่

- มีประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าอัลกอริธึมการเรียงลำดับอื่น ๆ เช่น Quick Sort หรือ Merge Sort

- จำนวนการเปรียบเทียบและการสลับที่ต้องทำมีมาก

การประยุกต์ใช้ที่ EPT (Expert-Programming-Tutor)

ที่ EPT เราให้ความสำคัญกับการศึกษาหลักการพื้นฐานของการเขียนโปรแกรมอย่างเข้มงวด และ Bubble Sort เป็นหนึ่งในการอบรมที่จะช่วยสร้างความเข้าใจในการทำงานของอัลกอริธึม หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้การเขียนโปรแกรมหรือปรับปรุงทักษะการโค้ดของคุณ เราที่ EPT พร้อมที่จะนำคุณเดินทางไปยังความเข้าใจที่ราบรื่นด้วยหลักสูตรมาตรฐานและกลยุทธ์การสอนแบบมืออาชีพ

สรุปแล้ว Bubble Sort อาจไม่เหมาะสมสำหรับทุกสถานการณ์ แต่การเรียนรู้มันจะนำไปสู่ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นในการเรียงลำดับขั้นสูง ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในการพัฒนาแอปพลิเคชันที่มีประสิทธิภาพและการค้นหาข้อมูลอย่างรวดเร็ว สิ่งสำคัญที่สุดคือกระบวนการเรียนรู้และการสำรวจที่เราจะได้รับระหว่างทาง

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