การจัดเรียงข้อมูลด้วย Merge Sort ใน MATLAB

 

 

บทนำ

ในโลกของการเขียนโปรแกรม การจัดเรียงข้อมูลถือเป็นหนึ่งในกระบวนการพื้นฐานที่สำคัญมาก เพราะข้อมูลที่มีการจัดเรียงแล้วจะช่วยให้การใช้งานอย่างมีระเบียบสามารถทำได้ง่ายขึ้น ในบทความนี้เราจะพูดถึง Merge Sort ซึ่งเป็นอัลกอริธึมจัดเรียงข้อมูลที่มีประสิทธิภาพสูง เราจะลงลึกไปในประเด็นต่างๆ ตั้งแต่หลักการทำงาน ไปจนถึงโค้ดตัวอย่างใน MATLAB พร้อมทั้งวิเคราะห์ complexity และข้อดีข้อเสียที่ควรทราบ

 

Merge Sort คืออะไร?

Merge Sort

เป็นอัลกอริธึมการจัดเรียงข้อมูลแบบแบ่งแล้วหลอมรวม (Divide and Conquer) โดยมีหลักการทำงานที่น่าสนใจ ดังนี้:

1. แบ่ง (Divide): แบ่งข้อมูลออกเป็นสองส่วนเท่าๆ กันจนกว่าจะเหลือจำนวน 1 2. ผสม (Merge): นำข้อมูลที่ถูกแบ่งเข้ามารวมกันในลักษณะที่ถูกต้อง ซึ่งการรวมนี้จะทำให้ข้อมูลนั้นถูกจัดเรียงอย่างถูกต้อง

การใช้งาน Merge Sort

Merge Sort เป็นอัลกอริธึมที่มีประสิทธิภาพโดดเด่นเมื่อทำงานกับข้อมูลจำนวนมาก โดยเฉพาะในกรณีที่ข้อมูลนั้นมีการเรียงมาก่อน ในบางครั้ง Merge Sort อาจถูกใช้ในสถานการณ์ที่ข้อมูลอยู่ในรูปแบบไดนามิก (เช่น ข้อมูลที่เกิดขึ้นตลอดเวลา) เนื่องจากมันสามารถจัดการได้ในเวลา O(n log n) เสมอ

 

Sample Code สำหรับ Merge Sort ใน MATLAB

ด้านล่างนี้คือโค้ดตัวอย่างสำหรับการใช้งาน Merge Sort ในภาษา MATLAB:

 function sortedArray = mergeSort(array)
    if length(array) <= 1
        sortedArray = array; % ถ้าข้อมูลมี 1 หรือ 0 องค์ประกอบไม่ต้องจัดเรียง
        return;
    end

    mid = floor(length(array) / 2); % แบ่งข้อมูลออกเป็นสองส่วน
    leftHalf = mergeSort(array(1:mid)); % จัดเรียงครึ่งแรก
    rightHalf = mergeSort(array(mid+1:end)); % จัดเรียงครึ่งหลัง

    sortedArray = merge(leftHalf, rightHalf); % รวมสองส่วนที่จัดเรียงแล้ว
end

function result = merge(left, right)
    result = []; % สร้างอาเรย์เปล่า
    while ~isempty(left) && ~isempty(right)
        if left(1) < right(1)
            result(end+1) = left(1); % เพิ่มค่าต่ำสุดจากส่วนซ้าย
            left(1) = []; % ลบค่าที่เพิ่มออก
        else
            result(end+1) = right(1); % เพิ่มค่าต่ำสุดจากส่วนขวา
            right(1) = []; % ลบค่าที่เพิ่มออก
        end
    end

    result = [result, left, right]; % เพิ่มข้อมูลที่เหลือ
end

การใช้ Merge Sort

เราสามารถเรียกใช้งานฟังก์ชัน mergeSort ได้ง่ายๆ เช่นเดียวกับตัวอย่างโค้ดนี้:

 data = [38, 27, 43, 3, 9, 82, 10];
sortedData = mergeSort(data);
disp(sortedData);

 

Use Case ในโลกจริง

Merge Sort มักถูกนำไปใช้ในหลายหลากสถานการณ์ เช่น:

1. ฐานข้อมูลขนาดใหญ่: ข้อมูลที่ถูกจัดเก็บในฐานข้อมูลขนาดใหญ่ จะต้องถูกจัดเรียงเพื่อการค้นหาที่มีประสิทธิภาพ 2. การจัดเรียงไฟล์: การจัดระเบียบข้อมูลในไฟล์ขนาดใหญ่ เช่น การจัดเรียงข้อมูลในระบบไฟล์ 3. การวิเคราะห์ข้อมูล: เมื่อต้องทำการวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ เช่น การประมวลผลข้อมูลจากเซ็นเซอร์

 

วิเคราะห์ Complexity

Merge Sort มีความซับซ้อนทางเวลา (Time Complexity) ดังนี้:

- Worst Case: O(n log n) - Average Case: O(n log n) - Best Case: O(n log n)

โดยที่ "n" คือจำนวนข้อมูลที่ต้องจัดเรียง

ข้อดี

1. เสถียรภาพ: Merge Sort เป็นอัลกอริธึมที่มีลักษณะเสถียร (Stable), ซึ่งหมายความว่าจะรักษาความสัมพันธ์เดิมของข้อมูลที่มีค่าเท่ากัน 2. ซับซ้อนทางเวลา: แม้ในกรณีที่แย่ที่สุด Merge Sort ยังสามารถทำงานได้ใน O(n log n)

ข้อเสีย

1. ใช้พื้นที่มาก: Merge Sort ต้องการพื้นที่เพิ่มเติมในการเก็บข้อมูลที่หลอมรวม อาจไม่เหมาะสมสำหรับข้อมูลที่มีขนาดเล็กมาก 2. ไม่เหมาะสมกับเล็กน้อย: สำหรับอัลกอริธึมที่มีข้อมูลน้อย Merge Sort จะไม่เกิดประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเทียบกับ Quick Sort หรือ Insertion Sort

 

สรุป

Merge Sort เป็นอัลกอริธึมการจัดเรียงข้อมูลที่มีประสิทธิภาพและเป็นที่นิยมในหลายๆ สถานการณ์ โดยมีคุณสมบัติที่ทำให้มันเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับการจัดการข้อมูลจำนวนมาก ข้อมูลที่ถูกจัดเรียงแล้วสามารถนำไปใช้ต่อในงานต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากคุณสนใจเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมและอัลกอริธึมต่างๆ เช่น Merge Sort อย่าลืมมาเรียนที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) ที่เรามีคอร์สเรียนที่เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นและผู้ที่มีประสบการณ์ พบกับผู้สอนที่มีประสบการณ์และการเรียนการสอนที่ทันสมัย รอคุณอยู่นะคะ!

เรียนรู้การเขียนโปรแกรมให้ลึกซึ้งและมีประสิทธิภาพได้ที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) ท้าทายความสามารถของคุณกับอัลกอริธึมต่างๆ ที่จะทำให้คุณเป็นนักเขียนโปรแกรมมืออาชีพ!

 

 

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