การทำความรู้จักกับ Selection Sort: การเรียงลำดับที่มีประสิทธิภาพด้วย Fortran

 

เมื่อพูดถึงการจัดเรียงข้อมูลในเชิงคอมพิวเตอร์ ชิ้นส่วนที่สำคัญที่สุดคืออัลกอริธึมการเรียงลำดับ (Sorting Algorithms) ซึ่งการเรียงลำดับมีความสำคัญในหลายด้าน เช่น การจัดเรียงข้อมูลผู้ใช้ การวิเคราะห์ข้อมูล และการค้นหา ซึ่งในบทความนี้เราจะมายึดเอา Selection Sort เป็นตัวอย่าง

 

Selection Sort คืออะไร?

Selection Sort คืออัลกอริธึมการเรียงลำดับที่มีลักษณะง่าย มักถูกสอนในวิชาพื้นฐานการเขียนโปรแกรม โดยวิธีการทำงานของ Selection Sort จะเป็นการค้นหาค่าต่ำสุดในรายการที่ยังไม่ได้เรียงลำดับ แล้วนำค่าเหล่านั้นไปวางในตำแหน่งที่ถูกต้อง

ขั้นตอนของ Selection Sort

1. แบ่งรายการออกเป็นสองส่วน: ส่วนที่ถูกเรียงลำดับแล้วและไม่เรียงลำดับ

2. ค้นหาค่าต่ำสุดในส่วนที่ยังไม่เรียงลำดับ

3. สลับค่าต่ำสุดที่ค้นพบไปยังตำแหน่งแรกของข้อมูลที่ยังไม่เรียงลำดับ

4. ทำซ้ำขั้นตอนนี้จนกว่าข้อมูลทั้งหมดจะถูกเรียงลำดับ

 

ตัวอย่างโค้ดด้วย Fortran

เรามาดูตัวอย่างโค้ดในการทำ Selection Sort โดยใช้ภาษา Fortran กัน:

 program selection_sort
  implicit none
  integer :: i, j, min_idx, n
  integer, allocatable :: arr(:), temp

  print *, 'Enter the number of elements:'
  read *, n
  allocate(arr(n))

  print *, 'Enter the elements:'
  do i = 1, n
    read *, arr(i)
  end do

  ! Selection sort
  do i = 1, n-1
    min_idx = i
    do j = i + 1, n
      if (arr(j) < arr(min_idx)) then
        min_idx = j
      end if
    end do

    ! Swap the found minimum element with the first element
    if (min_idx /= i) then
      temp = arr(i)
      arr(i) = arr(min_idx)
      arr(min_idx) = temp
    end if
  end do

  print *, 'Sorted array:'
  do i = 1, n
    write(*, '(I4)', advance='no') arr(i)
  end do
  print *
end program selection_sort

คำอธิบายโค้ด

1. การแปลงข้อมูล: เราใช้ `allocatable` สำหรับสร้างอาร์เรย์ที่เก็บค่าข้อมูลที่ผู้ใช้ป้อน 2. เตรียมทำการเรียงลำดับ: เราใช้ลูป `do` เพื่อหาค่าต่ำสุดและทำการสลับตำแหน่ง หากค่าต่ำสุดไม่ตรงกับตำแหน่งที่เราต้องการ 3. การแสดงผลลัพธ์: หลังจากการเรียงลำดับเสร็จสิ้น เราจะพิมพ์ผลลัพธ์ที่ได้ออกมา

 

Use Case ในโลกจริง

การจัดเรียงข้อมูลเป็นพื้นฐานในหลายสาขา เช่น:

- การจัดการฐานข้อมูล: ในระบบจัดการฐานข้อมูลที่ต้องการให้ผู้ใช้สามารถค้นหาข้อมูลได้รวดเร็ว การเรียงลำดับข้อมูลเป็นสิ่งสำคัญที่จะช่วยในการลดเวลาในการค้นหา - การสร้างรายงาน: การเรียงลำดับข้อมูลเพื่อเตรียมรายงานหรือแสดงข้อมูลในลำดับที่ถูกต้อง - การวิเคราะห์ข้อมูล: นักลงทุนและนักวิจัยใช้การเรียงลำดับเพื่อวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านั้น ทำให้เข้าใจแนวโน้มและรูปแบบได้ดีขึ้น

 

การวิเคราะห์ Complexities

การวิเคราะห์ของ Selection Sort มีดังนี้:

- เวลาที่ใช้ (Time Complexity): O(n^2) เนื่องจากเราต้องใช้ลูปซ้อนกัน (nested loop) เพื่อค้นหาค่าต่ำสุดในอาร์เรย์ - พื้นที่ที่ใช้ (Space Complexity): O(1) เพราะแม้ว่าต้องการตัวแปรสำรองเพียงตัวเดียวในการสลับ แต่ไม่ต้องใช้อาร์เรย์เพิ่มเติม

 

ข้อดีและข้อเสียของ Selection Sort

ข้อดี

1. ใช้งานง่าย: Selection Sort เป็นอัลกอริธึมที่เข้าใจง่าย ทำให้เหมาะสำหรับการเรียนรู้พื้นฐาน

2. ใช้พื้นที่น้อย: แม้ว่าจะมีความซับซ้อนในด้านเวลา แต่ Selection Sort ใช้พื้นที่จัดเก็บน้อยมาก

ข้อเสีย

1. ประสิทธิภาพต่ำ: สำหรับรายการที่มีขนาดใหญ่จะมีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับอัลกอริธึมอื่น เช่น Quick Sort หรือ Merge Sort

2. ไม่เสถียร: เนื่องจากมีการเปลี่ยนตำแหน่งของข้อมูล ไม่สามารถรักษา การเรียงลำดับเกี่ยวกับข้อมูลที่มีค่าเท่ากันได้

 

สรุป

Selection Sort เป็นอัลกอริธึมที่ดีในภาพรวมสำหรับการเรียนรู้พื้นฐานของการเรียงลำดับ แม้ว่าจะมีข้อจำกัดในด้านประสิทธิภาพเมื่อจะแข่งขันกับอัลกอริธึมที่มีความซับซ้อนมากขึ้น อย่างไรก็ตามยังมีจุดเด่นในด้านการใช้งานง่ายและพื้นที่ที่ใช้ในการจัดเก็บน้อย

หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมและอัลกอริธึมต่างๆ เช่น Selection Sort นั้น คุณจะพบการเรียนการสอนที่น่าตื่นเต้นที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) ซึ่งจะช่วยคุณพัฒนาทักษะการเขียนโปรแกรม นำไปสู่การเป็นนักพัฒนาซอฟต์แวร์ระดับสูง พร้อมข้อเสนอและบทเรียนที่หลากหลาย

อย่ารอช้า! ลงทะเบียนเรียนที่ EPT วันนี้แล้วเริ่มต้นการเดินทางสู่วงการโปรแกรมมิ่ง!

 

 

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