Когда мы начинаем изучать алгоритмы сортировки, одним из первых, с которым мы сталкиваемся, является сортировка пузырьком (Bubble Sort). Этот алгоритм получил свое название благодаря принципу «всплывания» наибольшего элемента в конец массива, подобно пузырьку, поднимающемуся на поверхность воды. Простота этого алгоритма делает его хорошим кандидатом для начала знакомства с базовыми принципами алгоритмических операций.
Что такое сортировка пузырьком?
Сортировка пузырьком — это простой алгоритм сортировки, который последовательно сравнивает и меняет местами соседние элементы массива, если они расположены в неправильном порядке. Процесс повторяется до тех пор, пока весь массив не окажется отсортированным.
Как работает сортировка пузырьком?
- Начинаем с первого элемента массива.
- Сравниваем его с соседним элементом.
- Если элементы идут в неправильном порядке (например, первый элемент больше второго), меняем их местами.
- Переходим ко второму элементу и снова сравниваем его с соседним.
- Повторяем этот процесс до конца массива, «выталкивая» наибольший элемент в конец.
- После первого прохода наибольший элемент окажется на своей позиции в конце массива.
- Затем повторяем процесс для оставшейся части массива (исключая уже отсортированные элементы) до тех пор, пока весь массив не будет отсортирован.
Пример на языке Go
Пример реализации алгоритма на языке Go:
Что происходит при сортировке пузырьком?
Для массива [5, 3, 8, 4, 2], алгоритм выполнит следующие шаги:
- Первый проход:
Сравниваем 5 и 3 — меняем местами, получаем [3, 5, 8, 4, 2].
Сравниваем 5 и 8 — оставляем как есть.
Сравниваем 8 и 4 — меняем местами, получаем [3, 5, 4, 8, 2].
Сравниваем 8 и 2 — меняем местами, получаем [3, 5, 4, 2, 8].
После первого прохода 8 оказывается в конце.
- Второй проход:
Сравниваем 3 и 5 — оставляем как есть.
Сравниваем 5 и 4 — меняем местами, получаем [3, 4, 5, 2, 8].
Сравниваем 5 и 2 — меняем местами, получаем [3, 4, 2, 5, 8].
После второго прохода 5 окажется на своем месте.
- Третий проход:
Сравниваем 3 и 4 — оставляем как есть.
Сравниваем 4 и 2 — меняем местами, получаем [3, 2, 4, 5, 8].
После третьего прохода 4 будет на своем месте.
- Четвертый проход:
Сравниваем 3 и 2 — меняем местами, получаем [2, 3, 4, 5, 8].
После этого массив отсортирован.
Преимущества и недостатки сортировки пузырьком
Преимущества:
- Легкость реализации. Алгоритм очень прост для понимания и реализации на любом языке программирования.
- Интуитивность. Легко понять, как он работает, благодаря наглядности.
Недостатки:
- Низкая эффективность. В худшем случае сложность алгоритма составляет O(n²), что делает его крайне медленным для работы с большими массивами данных.
- Для уже отсортированных данных все равно выполняется несколько лишних проходов, что делает алгоритм неэффективным в реальных условиях.
Когда использовать сортировку пузырьком?
Сортировка пузырьком находит применение в учебных материалах и практиках для изучения алгоритмов сортировки, но в реальной жизни её использование ограничено. Для больших массивов данных существуют более быстрые и эффективные алгоритмы, такие как быстрая сортировка или сортировка слиянием. Тем не менее, если у вас есть небольшой набор данных, сортировка пузырьком может быть подходящим выбором.
Заключение
Сортировка пузырьком — это алгоритм, который отлично подходит для обучения основам алгоритмики, но не является эффективным для работы с большими объемами данных. Его простота делает его хорошим примером для первых шагов в алгоритмировании, а также отличным инструментом для изучения базовых принципов работы с массивами и обменом данных.
Также у меня есть Telegram-канал, где я пишу намного чаще. Буду рад