ทำความรู้จักกับ Bubble Sort: อัลกอริธึมการเรียงลำดับที่ง่ายแต่มีประโยชน์ใน MATLAB

 

 

Bubble Sort คืออะไร?

Bubble Sort เป็นหนึ่งในอัลกอริธึมการเรียงลำดับที่ง่ายๆ ที่มักใช้ในการเรียนรู้แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับการจัดเรียงข้อมูล สิ่งนี้เกิดขึ้นโดยการเปรียบเทียบค่าในลำดับที่อยู่ติดกันและทำการสลับตำแหน่งของพวกมันหากค่าที่อยู่ด้านซ้ายมีค่าสูงกว่าค่าด้านขวา โดยกระบวนการนี้จะถูกทำซ้ำเพื่อลดขนาดของลำดับที่ยังไม่ได้เรียงจนไม่นำไปสู่การสลับใดๆ อีกต่อไป

อัลกอริธึมนี้มีชื่อว่า "Bubble Sort" เนื่องจากค่าที่มีค่าสูงสุดในลำดับจะ "ลอยขึ้น" ไปยังตำแหน่งสูงสุดในแต่ละรอบการวนลูป โดยเนื้อหาของบทความนี้จะพูดถึงสิ่งที่ทำให้ Bubble Sort เป็นอัลกอริธึมที่น่าสนใจรวมถึงตัวอย่างที่ใช้งานจริง

 

ตัวอย่างโค้ดใน MATLAB

ก่อนอื่นเรามาดูการประยุกต์ใช้ Bubble Sort ในภาษา MATLAB กันก่อน โดยเราจะสร้างฟังก์ชันเพื่อเรียงลำดับอาร์เรย์แบบง่ายๆ:

 function sortedArray = bubbleSort(array)
    n = length(array);

    for i = 1:n-1
        for j = 1:n-i
            if array(j) > array(j+1)
                % Swap the elements
                temp = array(j);
                array(j) = array(j+1);
                array(j+1) = temp;
            end
        end
    end

    sortedArray = array;
end

การอธิบายโค้ด

1. การประกาศฟังก์ชัน: สร้างฟังก์ชันชื่อ `bubbleSort` รับอาร์เรย์เป็นพารามิเตอร์. 2. การหาขนาดของอาร์เรย์: ใช้ฟังก์ชัน `length` เพื่อหาจำนวนองค์ประกอบในอาร์เรย์. 3. สองลูปซ้อน: โดยลูปแรกจัดการจำนวนรอบของการเปรียบเทียบ คือล้อยวนเนื่องจากค่าในอาร์เรย์ต้องถูกเปรียบเทียบเพื่อลดขนาดที่ไม่ได้จัดเรียง ลูปที่สองทำหน้าที่เปรียบเทียบค่าที่อยู่ติดกัน. 4. การเปรียบเทียบและการสลับ: หากค่าที่อยู่ด้านซ้ายมีค่าสูงกว่าค่าขวา จะทำการสลับตำแหน่ง.

 

Use Case ของ Bubble Sort ในโลกจริง

Bubble Sort สามารถนำไปใช้ในสถานการณ์ที่อาจจะไม่ต้องการประสิทธิภาพสูงเกินไป เช่น การเรียงลำดับรายการคุณสมบัติเล็กๆ ในโปรแกรมฝึกอบรมหรือการทำโค้ดเล็กๆ สำหรับการศึกษา เป็นตัวอย่างเช่น การเรียงลำดับคะแนนการสอบของนักเรียนในห้องเรียน การที่ระบบสามารถจัดเรียงโดยใช้ Bubble Sort อาจจะไม่ใช่ทางเลือกที่ดีที่สุดในระบบที่ต้องการประสิทธิภาพสูง แต่เป็นการฝึกให้เราเข้าใจการเปรียบเทียบและการจัดเรียงข้อมูล

 

วิเคราะห์ Complexity

การวิเคราะห์ความซับซ้อนของ Bubble Sort จะแบ่งออกได้ตามเวลา ได้แก่:

- Best Case Complexity: \(O(n)\) เมื่อข้อมูลถูกจัดเรียงแล้ว - Average Case Complexity: \(O(n^2)\) ซึ่งอาจเกิดขึ้นเมื่อข้อมูลถูกจัดเรียงอย่างสุ่ม - Worst Case Complexity: \(O(n^2)\) กรณีนี้จะเกิดขึ้นเมื่อข้อมูลถูกจัดเรียงในลำดับตรงกันข้าม

ส่วนที่ต้องคำนึงถึงเมื่อพูดถึง Space Complexity ของ Bubble Sort คือมีความซับซ้อนเป็น \(O(1)\) เนื่องจากไม่ต้องใช้หน่วยความจำเสริมมากนักในการสลับข้อมูล

 

ข้อดีข้อเสียของ Bubble Sort

ข้อดี:

1. เข้าใจง่าย: Bubble Sort เป็นอัลกอริธึมที่เข้าใจง่ายและสามารถอธิบายให้คนทั่วไปเข้าใจได้ง่าย. 2. ไม่ต้องใช้พื้นที่เพิ่มเติม: เป็นอัลกอริธึมที่มีความซับซ้อนด้าน Space Complexity ต่ำ ได้ทำการเรียงลำดับโดยไม่ต้องใช้หน่วยความจำสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม.

ข้อเสีย:

1. ประสิทธิภาพต่ำ: Bubble Sort มีประสิทธิภาพที่ต่ำเมื่อใช้กับข้อมูลขนาดใหญ่ เนื่องจากความซับซ้อนเวลาที่ไม่เหมาะสม. 2. การเปลี่ยนแปลงข้อมูลน้อย: ถ้าข้อมูลมีการจัดเรียงแล้ว ไม่สามารถทำให้รวมอยู่ในกลุ่มที่เหมาะสมได้ทันทีเมื่อความซับซ้อนเป็น \(O(n)\).

 

สรุป

Bubble Sort เป็นอัลกอริธึมที่ดีสำหรับการเริ่มต้นเรียนรู้การจัดเรียงข้อมูล ไม่ว่าจะเป็นการศึกษาแนวคิดพื้นฐานหรือการสร้างโปรแกรมขนาดเล็ก ผู้ที่สนใจในการพัฒนาโค้ดและโปรแกรมมิ่งสามารถนำแนวคิดนี้ไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลายรูปแบบ

หากนักเรียนหรือผู้สนใจมีความต้องการที่จะเจาะลึกการเรียนรู้การเขียนโค้ดหรืออัลกอริธึมต่าง ๆ รวมถึง Bubble Sort แนะนำให้เริ่มต้นการศึกษาโปรแกรมมิ่งที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) ซึ่งเป็นสถานที่เหมาะสมที่จะเรียนรู้โค้ดและเพิ่มทักษะการเขียนโปรแกรมอย่างจริงจัง!

 

 

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