ทำความรู้จัก Insertion Sort: อัลกอริธึมที่มีเสน่ห์ในโลกของการจัดเรียงข้อมูล

 

การจัดเรียงข้อมูล (Sorting) เป็นหนึ่งในกระบวนการที่สำคัญมากในการเขียนโปรแกรม เราต้องการให้ข้อมูลอยู่ในลำดับที่เข้าใจง่าย ไม่ว่าจะเป็นการค้นหา หรือการแสดงผลต่างๆ อัลกอริธึมที่ใช้ในการจัดเรียงข้อมูลมีหลายประเภท แต่ในบทความนี้เราจะพูดถึง Insertion Sort โดยใช้ภาษา Delphi Object Pascal เป็นหลัก

 

Insertion Sort คืออะไร?

Insertion Sort เป็นอัลกอริธึมที่ทำงานโดยการแบ่งข้อมูลออกเป็นสองส่วน คือ "ส่วนที่จัดเรียงแล้ว" และ "ส่วนที่ยังไม่จัดเรียง" ซึ่งในช่วงเริ่มต้นนั้น ส่วนที่จัดเรียงจะมีลักษณะเป็นชุดข้อมูลที่มีขนาดเพียง 1 ดังนั้น ในแต่ละรอบของการทำงาน อัลกอริธึมจะเลือกเอาองค์ประกอบแรกของส่วนที่ยังไม่จัดเรียง ไปวางในตำแหน่งที่เหมาะสมในส่วนที่จัดเรียง การทำงานแบบนี้เกิดขึ้นซ้ำไปเรื่อยๆ จนกระทั่งข้อมูลทั้งหมดถูกจัดเรียง

 

การใช้งาน Insertion Sort

การจัดเรียงข้อมูลเป็นปัญหาบ่อยในหลายๆ แอปพลิเคชัน เช่น:

- การจัดเรียงรายชื่อในลิสต์

- การจัดเรียงคะแนนนักเรียนในตาราง

- การค้นหาข้อมูลในฐานข้อมูลที่ถูกจัดเรียงแล้ว

 

ตัวอย่างโค้ด Insertion Sort ในภาษา Delphi Object Pascal

เรามาดูลักษณะโค้ดการทำงานของ Insertion Sort ใน Delphi กัน:

 procedure InsertionSort(var arr: array of Integer);
var
  i, j, key: Integer;
begin
  for i := 1 to Length(arr) - 1 do
  begin
    key := arr[i];
    j := i - 1;

    // เปรียบเทียบ key กับส่วนที่จัดเรียงแล้ว
    while (j >= 0) and (arr[j] > key) do
    begin
      arr[j + 1] := arr[j];
      j := j - 1;
    end;
    arr[j + 1] := key;
  end;
end;

procedure PrintArray(arr: array of Integer);
var
  i: Integer;
begin
  for i := 0 to Length(arr) - 1 do
    Write(arr[i], ' ');
  WriteLn;
end;

var
  numbers: array of Integer;
begin
  numbers := [5, 2, 9, 1, 5, 6];

  WriteLn('Before Sorting:');
  PrintArray(numbers);

  InsertionSort(numbers);

  WriteLn('After Sorting:');
  PrintArray(numbers);
end.

ในโค้ดที่แสดงข้างต้น เราได้ประกาศฟังก์ชัน `InsertionSort` ที่เรียงลำดับข้อมูลในอาร์เรย์ `arr` ซึ่งมีประเภทเป็น Integer รายละเอียดของการทำงานนั้นจะมีการใช้ลูปเพื่อเปรียบเทียบและจัดเรียงข้อมูลใหม่ในตำแหน่งที่เหมาะสม

 

วิเคราะห์ Complexity ของ Insertion Sort

การวิเคราะห์ความซับซ้อนของอัลกอริธึม Insertion Sort สามารถทำได้ดังนี้:

- เวลาที่ดีที่สุด (Best Case): O(n) เกิดขึ้นเมื่ออาร์เรย์มีการจัดเรียงแล้ว - เวลาที่เลวร้ายที่สุด (Worst Case): O(n^2) เกิดขึ้นเมื่ออาร์เรย์มีการจัดเรียงในลำดับที่ตรงกันข้าม - เวลาที่เฉลี่ย (Average Case): O(n^2) การจัดเรียงข้อมูลทั่วไปที่ไม่สามารถคาดเดาได้

ด้วยความซับซ้อน O(n^2) ทำให้ Insertion Sort ไม่เหมาะสำหรับข้อมูลขนาดใหญ่ แต่มีข้อดีในเรื่องของความเรียบง่ายและสามารถทำงานได้ดีในข้อมูลขนาดเล็กหรือเมื่อข้อมูลมีลำดับที่ใกล้เคียงกัน

 

ข้อดีและข้อเสียของ Insertion Sort

ข้อดี:

1. เรียบง่าย: เข้าใจง่ายและง่ายต่อการ implement 2. ประสิทธิภาพในข้อมูลเล็ก: ทำงานได้ดีในกรณีที่มีข้อมูลไม่มาก 3. Stable Sort: ไม่เปลี่ยนที่อยู่ของอิลิเมนต์ที่มีค่าเท่ากัน 4. In-place: ใช้อันดับเดียวในการจัดเรียง

ข้อเสีย:

1. ความซับซ้อนสูงในข้อมูลขนาดใหญ่: ข้อมูลที่มีขนาดใหญ่อาจทำให้ประสิทธิภาพลดลง 2. ไม่เหมาะสำหรับข้อมูลที่แก้ไขบ่อย: หากข้อมูลถูกปรับเปลี่ยนบ่อยๆ ก็จะไม่ทำงานได้ดี

 

Use Case ในโลกจริง

ในโลกของการพัฒนาโปรแกรม Insertion Sort มักจะถูกนำไปใช้ในสถานการณ์ที่มีข้อมูลถูกจัดเรียงในลำดับที่ค่อนข้างแล้วหรือข้อมูลที่มีขนาดเล็ก เช่น:

- การจัดเรียงคะแนนสอบหรือผลลัพธ์ของนักเรียน

- การทำให้ข้อมูลในลิสต์แสดงเรียงตามลำดับได้ง่าย

- แอปพลิเคชันที่ไม่นำข้อมูลใหญ่มากจัดเรียง

 

สรุป

Insertion Sort อาจไม่ใช่ตัวอัลกอริธึมที่ดีที่สุดสำหรับการจัดเรียงข้อมูลที่มีขนาดใหญ่ แต่ความเรียบง่ายและประสิทธิภาพในกรณีของข้อมูลที่มีขนาดเล็กทำให้อัลกอริธึมนี้ยังเป็นที่นิยมในการใช้งาน นอกจากนี้ การนำ Insertion Sort ไปใช้งานร่วมกับฟังก์ชั่นอื่นๆ หรือเป็นส่วนนึงของอัลกอริธึมที่ซับซ้อนมากขึ้น ได้แสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นของมัน

หากคุณสนใจในการศึกษาเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมอย่างลึกซึ้งและต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโค้ดต่างๆ কিংবাอัลกอริธึมอื่นๆ อย่าลืมเข้าเรียนที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) เพื่อพัฒนาทักษะและความเข้าใจในศาสตร์การโปรแกรมแบบมืออาชีพ!

 

 

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