Insertion Sort: เรียนรู้ Algorithm สำหรับการจัดเรียงข้อมูลใน MATLAB

 

การจัดเรียงข้อมูล (Sorting) เป็นกระบวนการที่สำคัญในการเขียนโปรแกรมและพัฒนาซอฟต์แวร์ โดยเฉพาะเมื่อเราต้องทำงานกับข้อมูลจำนวนมาก ในบทความนี้เราจะมาทำความรู้จักกับ Insertion Sort ซึ่งเป็นหนึ่งในอัลกอริธึมการจัดเรียงข้อมูลที่เข้าใจง่ายและมีประสิทธิภาพในบางกรณี

 

อัลกอริธึม Insertion Sort คืออะไร?

Insertion Sort เป็นอัลกอริธึมการจัดเรียงข้อมูลที่ทำงานโดยการแบ่งข้อมูลออกเป็นสองกลุ่มคือ กลุ่มที่จัดเรียงและกลุ่มที่ยังไม่ได้จัดเรียง จากนั้นทำการนำค่าจากกลุ่มที่ยังไม่ได้จัดเรียงไปใส่ในตำแหน่งที่ถูกต้องในกลุ่มที่จัดเรียง กระบวนการนี้จะทำซ้ำไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งข้อมูลทั้งหมดถูกจัดเรียงอย่างสมบูรณ์

วิธีการทำงานของ Insertion Sort

1. เริ่มจากไอเทมที่สองในอาร์เรย์ เนื่องจากไอเทมแรกถือว่าเป็นกลุ่มที่จัดเรียงแล้ว

2. เปรียบเทียบไอเทมที่สองกับไอเทมแรก และถ้าไอเทมที่สองเล็กกว่าก็ทำการสลับ

3. ทำแบบเดียวกันกับไอเทมถัดไป โดยนำค่ามาเปรียบเทียบและจัดที่อยู่ที่ถูกต้องในกลุ่มที่จัดเรียง

4. ทำซ้ำกระบวนการจนข้อมูลทั้งหมดถูกจัดเรียง

ตัวอย่าง Code ใน MATLAB

มากันที่ตัวอย่างโค้ดกันดีกว่า! นี่คือตัวอย่างโค้ด Insertion Sort ที่เขียนด้วยภาษา MATLAB:

 function sortedArray = insertionSort(array)
    n = length(array);
    for i = 2:n
        key = array(i);
        j = i - 1;

        % เลื่อนค่าในกลุ่มที่จัดเรียงให้มากกว่าค่า key
        while j > 0 && array(j) > key
            array(j + 1) = array(j);
            j = j - 1;
        end
        array(j + 1) = key;
    end
    sortedArray = array;
end

ในฟังก์ชันข้างต้น จะรับอาร์เรย์ที่ต้องการจัดเรียงเป็นพารามิเตอร์ และหลังจากดำเนินการเสร็จสิ้น ฟังก์ชันจะส่งคืนอาร์เรย์ที่จัดเรียงแล้ว

Use Case ในโลกจริง

หนึ่งในตัวอย่างการใช้งาน Insertion Sort คือ การจัดเรียงรายการสินค้าหรือข้อมูลที่มีปริมาณน้อยในระบบการค้าหรือฐานข้อมูลที่มีการเพิ่มข้อมูลบ่อย ๆ หากเราต้องการจัดเรียงข้อมูลแบบเรียลไทม์หรือเมื่อมีการเพิ่มข้อมูลใหม่ บางครั้ง Insertion Sort ก็เหมาะสมเนื่องจากความง่ายในการนำไปสู่การจัดเรียงที่สมบูรณ์ในขณะที่ข้อมูลยังไม่ถูกต้อง

อีกตัวอย่างหนึ่งคือ การจัดเรียงคะแนนการสอบของนักเรียน โดยอาจารย์ต้องการจัดระเบียบคะแนนให้เรียบร้อยเพื่อการประเมินที่ดีกว่า

ความซับซ้อน (Complexity)

ตอนนี้เรามาพูดคุยเกี่ยวกับความซับซ้อนของ Insertion Sort กันบ้าง:

- Time Complexity:

- ในกรณีที่ดีที่สุด: O(n) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อข้อมูลถูกจัดเรียงแล้ว

- ในกรณีเฉลี่ยและกรณีที่เลวร้าย: O(n²) เนื่องจากต้องมีการเปรียบเทียบและเลื่อนข้อมูลในทุกไอเทมในอาร์เรย์ที่ไม่ถูกต้อง

- Space Complexity: O(1) เนื่องจากอัลกอริธึมนี้ใช้หน่วยความจำเพิ่มเติมในรูปแบบของตัวแปรเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้น

ข้อดี และ ข้อเสีย ของ Insertion Sort

#### ข้อดี:

- เข้าใจง่าย: โค้ดมีความเรียบง่ายสามารถเข้าใจได้แม้ง่ายทำไมไม่ค่อยซับซ้อน - ประสิทธิภาพในข้อมูลขนาดเล็ก: อัลกอริธึมนี้ทำงานได้ดีเมื่อจัดการกับข้อมูลที่มีขนาดเล็ก - Stable Sort: การจัดเรียงประเภทนี้รักษาลำดับของค่าเท่ากันไว้

#### ข้อเสีย:

- ไม่เหมาะสำหรับข้อมูลขนาดใหญ่: หากมีข้อมูลจำนวนมากซึ่งจะใช้เวลาในการเปรียบเทียบบ่อยครั้ง - ค่าใช้จ่ายเวลาในกรณีเลวร้าย: O(n²) ทำให้ไม่เหมาะสมเมื่อต้องทำการจัดเรียงข้อมูลจำนวนมาก

 

สรุป

Insertion Sort เป็นอัลกอริธึมที่ดีในการจัดเรียงข้อมูลขนาดเล็กและง่ายต่อการใช้งาน โดยเฉพาะในกรณีที่มีการเพิ่มข้อมูลใหม่แบบเรียลไทม์ สำหรับนักศึกษาหรือผู้ที่สนใจการเขียนโปรแกรมการเรียนรู้การจัดเรียงข้อมูลด้วย Insertion Sort ใน MATLAB จะช่วยให้เข้าใจแนวคิดพื้นฐานของการจัดการข้อมูลเพื่อการประยุกต์ใช้ในงานต่าง ๆ

หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมหรือการใช้อัลกอริธึมในเชิงลึก สามารถศึกษาเพิ่มเติมได้ที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) ที่นี่เรามีหลักสูตรการเรียนการสอนที่จะทำให้คุณเข้าใจโปรแกรมมิ่งและการจัดการข้อมูลได้อย่างง่ายดายและสนุกสนาน!

 

 

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