เข้าใจ Bubble Sort: การเรียงลำดับอัลกอริธึมที่ง่ายแต่มีคุณค่า

 

การจัดเรียงข้อมูลเป็นสิ่งที่สำคัญมากในโลกของการเขียนโปรแกรม ไม่ว่าจะเป็นการจัดเรียงรายชื่อพนักงาน รายชื่อนักเรียน หรือแม้แต่ข้อมูลทางสถิติ การเลือกวิธีการเรียงลำดับที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญมาก วันนี้เราจะมาพูดคุยเกี่ยวกับอัลกอริธึมที่เรียกว่า Bubble Sort โดยใช้ภาษา Swift และวิเคราะห์คุณสมบัติและการใช้งานของมันกัน

 

Bubble Sort คืออะไร?

Bubble Sort เป็นอัลกอริธึมการเรียงลำดับที่มีวิธีการทำงานที่ง่าย ที่ใช้ในการจัดเรียงข้อมูลในชุดข้อมูล โดยอัลกอริธึมนี้จะทำการเปรียบเทียบข้อมูลทีละคู่และสลับมันถ้าหากมันเรียงไม่ถูกต้อง หลังจากทำการเปรียบเทียบทั้งชุดข้อมูลครบทุกคู่แล้ว ก็จะเริ่มต้นใหม่อีกครั้ง จนกว่าข้อมูลทั้งหมดจะถูกจัดเรียงเรียบร้อยแล้ว

 

วิธีการทำงานของ Bubble Sort

อัลกอริธึมจะทำงานตามขั้นตอนดังนี้:

1. เริ่มจากตำแหน่งแรกของอาร์เรย์

2. เปรียบเทียบค่าของตำแหน่งนี้กับค่าถัดไป

3. ถ้าค่าที่ตำแหน่งนี้มีค่ามากกว่าค่าถัดไป จะทำการสลับที่กัน

4. ทำซ้ำขั้นตอน 2-3 จนถึงตำแหน่งสุดท้ายของอาร์เรย์

5. ถ้ายังมีการสลับที่เกิดขึ้น จะต้องวนลูปขั้นตอนนี้ใหม่อีกครั้ง

 

ตัวอย่างโค้ด Bubble Sort ในภาษา Swift

มาดูตัวอย่างโค้ดการทำ Bubble Sort ในภาษา Swift กัน:

 func bubbleSort(arr: inout [Int]) {
    let n = arr.count
    for _ in 0..<n {
        var swapped = false
        for j in 1..<n {
            if arr[j - 1] > arr[j] {
                arr.swapAt(j - 1, j)
                swapped = true
            }
        }
        // ถ้าไม่มีการสลับที่เกิดขึ้น แสดงว่าตัวเลขเรียงแล้ว
        if !swapped {
            break
        }
    }
}

// ตัวอย่างการใช้งาน
var numbers = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
bubbleSort(arr: &numbers)
print("Sorted array: \(numbers)")

อธิบายโค้ด

- ฟังก์ชัน `bubbleSort` รับพารามิเตอร์เป็นอาร์เรย์ที่มีประเภทเป็น `Int` โดยใช้ตัวแปร `inout` เพื่อที่จะสามารถเปลี่ยนแปลงค่าในอาร์เรย์นี้ได้

- เราทำการวนลูปนอกเป็นจำนวนครั้งที่เท่ากับจำนวนรายการในอาร์เรย์ เพื่อให้แน่ใจว่ามันจะทำการตรวจทานทุกครั้ง

- ในลูปภายใน เราจะทำการเปรียบเทียบค่าของตำแหน่งก่อนหน้ากับค่าปัจจุบัน หากค่าที่ตำแหน่งก่อนหน้ามากกว่าก็จะทำการสลับที่

- หากไม่มีการสลับที่เกิดขึ้นในรอบไหนเลย จะหมายความว่าข้อมูลทั้งหมดถูกจัดเรียงแล้ว และเราสามารถหยุดการทำงานได้

 

Use Case ของ Bubble Sort

Bubble Sort แม้จะดูเรียบง่าย แต่ก็มีสถานการณ์ที่มันสามารถใช้งานได้ เช่น:

1. การศึกษา: ในการสอนพื้นฐานการเรียงลำดับในหลักสูตรการเขียนโปรแกรม สามารถใช้ Bubble Sort เพื่อทำให้ผู้เรียนเข้าใจหลักการของการจัดเรียงข้อมูลได้ง่าย 2. ข้อมูลที่มีขนาดเล็ก: หากข้อมูลมีขนาดเล็ก (เช่น จำนวนไม่เกิน 20 ค่า) การใช้ Bubble Sort ก็สามารถทำได้อย่างรวดเร็ว และง่ายต่อการนำไปใช้งาน 3. การวินิจฉัยข้อมูล: ก่อนที่คุณจะเลือกใช้อัลกอริธึมการเรียงลำดับที่ซับซ้อนขึ้น คุณสามารถใช้ Bubble Sort ในการตรวจสอบโครงสร้างของข้อมูลได้

 

วิเคราะห์ Complexity ของ Bubble Sort

Bubble Sort มีความซับซ้อนทางเวลา (Time Complexity) ที่เป็น O(n^2) ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด ซึ่งหมายความว่าเวลาในการทำงานจะเพิ่มขึ้นเป็นสัดส่วนของจำนวนข้อมูลที่ถูกจัดเรียง

- กรณีที่ดีที่สุด: O(n) เมื่อข้อมูลถูกจัดเรียงมาแล้ว - กรณีเฉลี่ย: O(n^2)

 

ข้อดีและข้อเสียของ Bubble Sort

ข้อดี

1. เข้าใจง่าย: แค่มีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับการเปรียบเทียบข้อมูล ผู้เรียนก็สามารถเข้าใจ Bubble Sort ได้สบาย ๆ 2. ไม่ต้องใช้พื้นที่เพิ่ม: Bubble Sort ทำงานในสถานะแบบ in-place หมายความว่าสามารถใช้พื้นที่เมมโมรี่น้อยมาก

ข้อเสีย

1. ไม่เหมาะสำหรับข้อมูลขนาดใหญ่: เนื่องจากความซับซ้อน O(n^2) การใช้งานในข้อมูลขนาดใหญ่จะช้ามาก 2. ประสิทธิภาพต่ำ: ในบางกรณีที่ข้อมูลมีการเรียงอยู่เกือบจะแล้ว Bubble Sort ก็ยังสามารถทำงานได้ช้ากว่ากลุ่มอัลกอริธึมอื่น ๆ

 

สรุป

Bubble Sort เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าในการเรียนรู้และเข้าใจพื้นฐานของการเรียงลำดับ ถึงว่าไม่ใช่อัลกอริธึมที่เหมาะสมสำหรับการจัดเรียงข้อมูลที่มีขนาดใหญ่ แต่สำหรับผู้เริ่มต้น การเข้าใจ Bubble Sort จะช่วยให้คุณมีระบบคิดที่ชัดเจนมากขึ้นเกี่ยวกับการจัดเรียงข้อมูล

หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรม รวมถึงการประยุกต์ใช้งานอัลกอริธึมอย่าง Bubble Sort อย่างมีประสิทธิภาพ อย่ารอช้าที่จะเข้ามาเรียนรู้กับเราได้ที่ EPT (Expert Programming Tutor) กันเถอะ! เรามีหลักสูตรที่ดีและอาจารย์ผู้เชี่ยวชาญที่จะช่วยให้คุณเข้าใจและพัฒนาทักษะการเขียนโปรแกรมของคุณให้ดีขึ้น!

 

 

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