รู้จักกับ Bubble Sort: อัลกอริธึมการจัดเรียงข้อมูลในโลกของการเขียนโปรแกรม

 

การเรียนรู้การจัดเรียงข้อมูล (Sorting) เป็นหนึ่งในหัวข้อที่สำคัญมากในโลกของการเขียนโปรแกรม โดยเฉพาะเมื่อเราต้องจัดการกับข้อมูลขนาดใหญ่ ในบทความนี้เราจะมาเจาะลึกหนึ่งในอัลกอริธึมการจัดเรียงที่ง่ายและได้รับความนิยมมากที่สุดอย่าง Bubble Sort พร้อมทั้งนำเสนอวิธีการเขียนโค้ดในภาษา Fortran ให้ผู้ที่สนใจสามารถศึกษาและเข้าใจได้ง่าย

 

Bubble Sort คืออะไร?

Bubble Sort เป็นอัลกอริธึมการจัดเรียงแบบง่ายๆ ที่จะเปรียบเทียบค่าในอาร์เรย์ทีละคู่ และหากพบว่าค่าที่อยู่ในตำแหน่งแรกมีค่ามากกว่าค่าที่อยู่ในตำแหน่งถัดไป ก็จะทำการสลับค่าทั้งสองตำแหน่ง จากนั้นจะทำการวนรอบกระบวนการนี้จนกว่าสถานะการเรียงลำดับจะเสร็จสมบูรณ์

การใช้งาน Bubble Sort

อัลกอริธึมนี้จะดีมากสำหรับการเรียนรู้แนวคิดพื้นฐานในด้านการจัดเรียงรายการ แต่ช้าสำหรับชุดข้อมูลขนาดใหญ่ เนื่องจากเวลาในการทำงานจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อจำนวนข้อมูลเพิ่มขึ้น

 

ตัวอย่างโค้ดในภาษา Fortran

การเขียนโค้ด Bubble Sort ในภาษา Fortran สามารถทำได้ดังนี้:

 program bubble_sort
    implicit none
    integer, parameter :: n = 5
    integer :: i, j, temp
    integer :: arr(n) = [64, 34, 25, 12, 22]

    ! การจัดเรียงข้อมูลด้วย Bubble Sort
    do i = 1, n-1
        do j = 1, n-i
            if (arr(j) > arr(j+1)) then
                ! สลับค่าทั่วไป
                temp = arr(j)
                arr(j) = arr(j+1)
                arr(j+1) = temp
            end if
        end do
    end do

    ! แสดงผลลัพธ์
    print *, "Sorted array:"
    do i = 1, n
        print *, arr(i)
    end do
end program bubble_sort

ในโค้ดด้านบน เราได้สร้างอาร์เรย์ที่มี 5 ค่า และใช้ Bubble Sort เพื่อจัดเรียงค่าจากน้อยไปหามาก โดยในแต่ละรอบการวนลูป เราจะทำการเปรียบเทียบและสลับค่าที่ไม่ถูกต้องตามลำดับ

 

Use Case ในชีวิตจริง

Bubble Sort อาจดูเหมือนจะช้าเมื่อเปรียบเทียบกับอัลกอริธึมที่มีความซับซ้อนมากกว่า แต่ก็มีการนำไปใช้ในบางสถานการณ์จริง เช่น:

1. ข้อมูลขนาดเล็ก: หากข้อมูลมีขนาดเล็ก Bubble Sort สามารถใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากการเขียนโค้ดที่ง่ายและสามารถเข้าใจได้ง่าย 2. สอนหลักการจัดเรียง: Bubble Sort เป็นตัวอย่างที่ดีในการสอนพื้นฐานของการจัดเรียงให้กับนักเรียนหรือนักพัฒนาโปรแกรมที่เพิ่งเริ่มต้นเรียนรู้ 3. การทดสอบ: ใช้ โดยบางครั้งในการทดสอบอัลกอริธึมใหม่ ๆ หรือแม้กระทั่งฟังก์ชันการทำงานภายในที่ต้องจัดเรียงข้อมูล

 

การวิเคราะห์ความซับซ้อน (Complexity Analysis)

- เวลาที่ใช้: Bubble Sort มีความซับซ้อน O(n^2) ในกรณีทั่วไป ซึ่งหมายถึงว่าจะต้องมีการตรวจสอบค่าทั้งหมดในแต่ละรอบ โดย `n` คือ จำนวนข้อมูลในอาร์เรย์ ซึ่งทำให้เวลาที่ใช้เพิ่มขึ้นมากเมื่อข้อมูลมีจำนวนมาก - พื้นที่ใช้งาน: Bubble Sort มีการใช้พื้นที่ O(1) เนื่องจากไม่ต้องใช้พื้นที่เพิ่มเติมมากมายในการจัดเก็บข้อมูลใหม่

 

ข้อดีและข้อเสียของ Bubble Sort

ข้อดี:

- ง่ายต่อการเข้าใจและเขียน

- ใช้งานได้ดีเมื่อข้อมูลมีขนาดเล็ก

- การสลับค่าแต่ละครั้งช่วยให้ราคาที่เรียงอยู่แล้วถูกบำรุงรักษาไว้

ข้อเสีย:

- มีประสิทธิภาพต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับอัลกอริธึมการจัดเรียงที่ซับซ้อนกว่า เช่น Quick Sort หรือ Merge Sort

- มีความซับซ้อน O(n^2) ทำให้ไม่เหมาะสำหรับข้อมูลขนาดใหญ่

 

สรุป

Bubble Sort เป็นอัลกอริธึมการจัดเรียงที่มีความเรียบง่ายและง่ายต่อการเรียนรู้ เป็นที่นิยมในในวงการการศึกษาคอมพิวเตอร์ แต่ก็ต้องตระหนักถึงจุดอ่อนของอัลกอริธึมนี้เมื่อต้องจัดการกับข้อมูลที่มีขนาดใหญ่

หากคุณสนใจในวิชาคอมพิวเตอร์และต้องการที่จะเข้าใจอัลกอริธึมและการเขียนโค้ดในภาษาต่างๆ อย่างลึกซึ้ง ไม่ว่าคุณจะเริ่มต้นหรือเป็นนักพัฒนาโปรแกรมที่มีประสบการณ์แล้ว เราขอเชิญคุณมาศึกษาที่ EPT (Expert Programming Tutor) ที่นี่เรามีหลักสูตรและกิจกรรมที่เหมาะกับทุกระดับ เพื่อนำพาคุณสู่การเป็นนักโปรแกรมเมอร์ที่เชี่ยวชาญและประสบความสำเร็จในโลกเทคโนโลยี!

 

 

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