バブルソートアルゴリズムの紹介

並べ替えは、データに適用できる最も基本的な操作の1つです。クイックソート、バブルソート、マージソート、挿入ソートなどのさまざまなソートアルゴリズムを使用して、さまざまなプログラミング言語で要素をソートできます。バブルソートは、これらすべての中で最も単純なアルゴリズムです。

この記事では、バブルソートアルゴリズムの動作、バブルソートアルゴリズムの擬似コード、時間と空間の複雑さ、およびC ++、Python、C、JavaScriptなどのさまざまなプログラミング言語での実装について学習します。

バブルソートアルゴリズムはどのように機能しますか？

バブルソートは、リストを繰り返しステップ実行し、隣接する要素を比較し、順序が間違っている場合はそれらを交換する最も単純なソートアルゴリズムです。この概念は、例を使用してより効率的に説明できます。次の要素を持つソートされていない配列について考えてみます：{16、12、15、13、19}。

例：

ここでは、隣接する要素が比較され、昇順でない場合は交換されます。

バブルソートアルゴリズムの擬似コード

擬似コードでは、バブルソートアルゴリズムは次のように表すことができます。

bubbleSort(Arr[], size)  
 // loop to access each array element  
 for i=0 to size-1 do:  
 // loop to compare array elements  
 for j=0 to size-i-1 do:  
 // compare the adjacent elements  
 if Arr[j] > Arr[j+1] then  
 // swap them  
 swap(Arr[j], Arr[j+1])  
 end if  
 end for  
 end for  
end

上記のアルゴリズムは、配列がすでにソートされている場合でも、すべての比較を処理します。内部ループによってスワップが発生しなかった場合は、アルゴリズムを停止することで、さらに最適化できます。これにより、アルゴリズムの実行時間が短縮されます。

したがって、最適化されたバブルソートアルゴリズムの擬似コードは次のように表すことができます。

bubbleSort(Arr[], size)  
 // loop to access each array element  
 for i=0 to size-1 do:  
 // check if swapping occurs  
 swapped = false  
 // loop to compare array elements  
 for j=0 to size-i-1 do:  
 // compare the adjacent elements  
 if Arr[j] > Arr[j+1] then  
 // swap them  
 swap(Arr[j], Arr[j+1])  
 swapped = true  
 end if  
 end for  
 // if no elements were swapped that means the array is sorted now, then break the loop.  
 if(not swapped) then  
 break  
 end if  
 end for  
end

バブルソートアルゴリズムの時間計算量と補助空間

バブルソートアルゴリズムの最悪の場合の時間計算量はO（n ^ 2）です。これは、配列が降順であり、昇順で並べ替える場合、またはその逆の場合に発生します。

USBポートが機能していません

バブルソートアルゴリズムの最良の時間計算量はO（n）です。配列がすでにソートされている場合に発生します。

.jarファイルウィンドウを開く10

関連している： Big-O表記とは何ですか？

バブルソートアルゴリズムの平均的な時間計算量はO（n ^ 2）です。これは、配列の要素が乱雑な順序になっている場合に発生します。

バブルソートアルゴリズムに必要な補助スペースはO（1）です。

バブルソートアルゴリズムのC ++実装

以下は、バブルソートアルゴリズムのC ++実装です。

// C++ implementation of the  
// optimised Bubble Sort algorithm  
#include  
using namespace std;  
// Function to perform Bubble Sort  
void bubbleSort(int arr[], int size) {  
 // Loop to access each element of the array  
 for (int i=0; i<(size-1); i++) {  
 // Variable to check if swapping occurs  
 bool swapped = false;  
 // loop to compare two adjacent elements of the array  
 for (int j = 0; j <(size-i-1); j++) {  
 // Comparing two adjacent array elements  
 if (arr[j] > arr[j + 1]) {  
 // Swap both elements if they're  
 // not in correct order  
 int temp = arr[j];  
 arr[j] = arr[j + 1];  
 arr[j + 1] = temp;  
 swapped = true;  
 }  
 }  
 // If no elements were swapped that means the array is sorted now,  
 // then break the loop.  
 if (swapped == false) {  
 break;  
 }  
 }  
}  
// Prints the elements of the array  
void printArray(int arr[], int size) {  
 for (int i = 0; i  cout << arr[i] << ' ';  
 }  
 cout << endl;  
}  
int main() {  
 int arr[] = {16, 12, 15, 13, 19};  
 // Finding the length of the array  
 int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  
 // Printing the given unsorted array  
 cout << 'Unsorted Array: ' << endl;  
 printArray(arr, size);  
 // Calling bubbleSort() function  
 bubbleSort(arr, size);  
 // Printing the sorted array  
 cout << 'Sorted Array in Ascending Order:' << endl;  
 printArray(arr, size);  
 return 0;  
}

出力：

Unsorted Array:  
16 12 15 13 19  
Sorted Array in Ascending Order:  
12 13 15 16 19

バブルソートアルゴリズムのPython実装

以下は、バブルソートアルゴリズムのPython実装です。

# Python implementation of the  
# optimised Bubble Sort algorithm  
  
# Function to perform Bubble Sort  
def bubbleSort(arr, size):  
 # Loop to access each element of the list  
 for i in range (size-1):  
 # Variable to check if swapping occurs  
 swapped = False  
 # loop to compare two adjacent elements of the list  
 for j in range(size-i-1):  
 # Comparing two adjacent list elements  
 if arr[j] > arr[j+1]:  
 temp = arr[j]  
 arr[j] = arr[j+1]  
 arr[j+1] = temp  
 swapped = True  
 # If no elements were swapped that means the list is sorted now,  
 # then break the loop.  
 if swapped == False:  
 break  
# Prints the elements of the list  
def printArray(arr):  
 for element in arr:  
 print(element, end=' ')  
 print('')  
  
arr = [16, 12, 15, 13, 19]  
# Finding the length of the list  
size = len(arr)  
# Printing the given unsorted list  
print('Unsorted List:')  
printArray(arr)  
# Calling bubbleSort() function  
bubbleSort(arr, size)  
# Printing the sorted list  
print('Sorted List in Ascending Order:')  
printArray(arr)

出力：

Unsorted List:  
16 12 15 13 19  
Sorted List in Ascending Order:  
12 13 15 16 19

関連している： PythonでForループを使用する方法

Cバブルソートアルゴリズムの実装

以下は、バブルソートアルゴリズムのC実装です。

// C implementation of the  
// optimised Bubble Sort algorithm  
#include  
#include  
// Function to perform Bubble Sort  
void bubbleSort(int arr[], int size) {  
// Loop to access each element of the array  
 for (int i=0; i<(size-1); i++) {  
// Variable to check if swapping occurs  
 bool swapped = false;  
// loop to compare two adjacent elements of the array  
 for (int j = 0; j <(size-i-1); j++) {  
// Comparing two adjacent array elements  
 if (arr[j] > arr[j + 1]) {  
// Swap both elements if they're  
 // not in correct order  
 int temp = arr[j];  
 arr[j] = arr[j + 1];  
 arr[j + 1] = temp;  
swapped = true;  
 }  
 }  
// If no elements were swapped that means the array is sorted now,  
 // then break the loop.  
 if (swapped == false) {  
 break;  
 }  
 }  
}  
// Prints the elements of the array  
void printArray(int arr[], int size) {  
 for (int i = 0; i  printf('%d ', arr[i]);  
 }  
 printf(' ⁠n ');  
}  
int main() {  
 int arr[] = {16, 12, 15, 13, 19};  
// Finding the length of the array  
 int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  
// Printing the given unsorted array  
 printf('Unsorted Array: ⁠n');  
 printArray(arr, size);  
// Calling bubbleSort() function  
 bubbleSort(arr, size);  
// Printing the sorted array  
 printf('Sorted Array in Ascending Order: ⁠n');  
 printArray(arr, size);  
return 0;  
}

出力：

Unsorted Array:  
16 12 15 13 19  
Sorted Array in Ascending Order:  
12 13 15 16 19

バブルソートアルゴリズムのJavaScript実装

以下は、バブルソートアルゴリズムのJavaScript実装です。

// JavaScript implementation of the  
// optimised Bubble Sort algorithm  
// Function to perform Bubble Sort  
function bubbleSort(arr, size) {  
 // Loop to access each element of the array  
 for(let i=0; i // Variable to check if swapping occurs  
 var swapped = false;  
 // loop to compare two adjacent elements of the array  
 for(let j=0; j // Comparing two adjacent array elements  
 if(arr[j] > arr[j+1]) {  
 // Swap both elements if they're  
 // not in correct order  
 let temp = arr[j];  
 arr[j] = arr[j+1];  
 arr[j+1] = temp;  
 swapped = true;  
 }  
 // If no elements were swapped that means the array is sorted now,  
 // then break the loop.  
 if (swapped == false) {  
 break;  
 }  
 }  
 }  
}  
// Prints the elements of the array  
function printArray(arr, size) {  
 for (let i=0; i document.write(arr[i] + ' ');  
 }  
 document.write('  
')  
}  
  
var arr = [16, 12, 15, 13, 19];  
// Finding the length of the array  
var size = arr.length;  
// Printing the given unsorted array  
document.write('Unsorted Array:  
');  
printArray(arr, size);  
// Calling bubbleSort() function  
bubbleSort(arr, size);  
// Printing the sorted array  
document.write('Sorted Array in Ascending Order:  
');  
printArray(arr, size);

出力：

Unsorted Array:  
16 12 15 13 19  
Sorted Array in Ascending Order:  
12 15 13 16 19

これで、バブルソートアルゴリズムの動作を理解できました

バブルソートは最も単純なソートアルゴリズムであり、主にソートの基礎を理解するために使用されます。バブルソートは再帰的に実装することもできますが、そうすることによる追加の利点はありません。

Pythonを使用すると、バブルソートアルゴリズムを簡単に実装できます。 Pythonに慣れておらず、旅を始めたい場合は、「HelloWorld」スクリプトから始めるのが最適です。

共有共有つぶやき Eメール 'HelloWorld'スクリプトを使用してPythonを使い始める方法

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著者について ユブラジチャンドラ（60件の記事が公開されました）

Yuvrajは、インドのデリー大学のコンピュータサイエンス学部生です。彼はフルスタックWeb開発に情熱を注いでいます。執筆していないときは、さまざまなテクノロジーの深さを探っています。

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