면접준비/알고리즘_2/버블정렬

대표적인 정렬1: 버블 정렬 (bubble sort)

0. 알고리즘 연습 방법

• 알고리즘을 잘 작성하기 위해서는 잘 작성된 알고리즘을 이해하고, 스스로 만들어봐야 함
  • 모사! 그림을 잘 그리기 위해서는 잘 그린 그림을 모방하는 것부터 시작

이번 챕터부터 알고리즘 시작입니다.!

1. 정렬 (sorting) 이란?

• 정렬 (sorting): 어떤 데이터들이 주어졌을 때 이를 정해진 순서대로 나열하는 것
• 정렬은 프로그램 작성시 빈번하게 필요로 함
• 다양한 알고리즘이 고안되었으며, 알고리즘 학습의 필수

다양한 정렬 알고리즘 이해를 통해, 동일한 문제에 대해 다양한 알고리즘이 고안될 수 있음을 이해하고,
각 알고리즘간 성능 비교를 통해, 알고리즘 성능 분석에 대해서도 이해할 수 있음

2. 버블 정렬 (bubble sort) 란?

• 두 인접한 데이터를 비교해서, 앞에 있는 데이터가 뒤에 있는 데이터보다 크면, 자리를 바꾸는 정렬 알고리즘

직접 눈으로 보면 더 이해가 쉽다: https://visualgo.net/en/sorting

출처: https://en.wikipedia.org/wiki/Bubble_sort

3. 어떻게 코드로 만들까?

알고리즘 연습 방법에 기반해서 단계별로 생각해봅니다.

• 데이터가 네 개 일때 (데이터 갯수에 따라 복잡도가 떨어지는 것은 아니므로, 네 개로 바로 로직을 이해해보자.)
  • 예: data_list = [1, 9, 3, 2]
    • 1차 로직 적용
      • 1 와 9 비교, 자리바꿈없음 [1, 9, 3, 2]
      • 9 와 3 비교, 자리바꿈 [1, 3, 9, 2]
      • 9 와 2 비교, 자리바꿈 [1, 3, 2, 9]
    • 2차 로직 적용
      • 1 와 3 비교, 자리바꿈없음 [1, 3, 2, 9]
      • 3 과 2 비교, 자리바꿈 [1, 2, 3, 9]
      • 3 와 9 비교, 자리바꿈없음 [1, 2, 3, 9]
    • 3차 로직 적용
      • 1 과 2 비교, 자리바꿈없음 [1, 2, 3, 9]
      • 2 과 3 비교, 자리바꿈없음 [1, 2, 3, 9]
      • 3 과 9 비교, 자리바꿈없음 [1, 2, 3, 9]

4. 알고리즘 구현

• 특이점 찾아보기
  • n개의 리스트가 있는 경우 최대 n-1번의 로직을 적용한다.
  • 로직을 1번 적용할 때마다 가장 큰 숫자가 뒤에서부터 1개씩 결정된다.
  • 로직이 경우에 따라 일찍 끝날 수도 있다. 따라서 로직을 적용할 때 한 번도 데이터가 교환된 적이 없다면 이미 정렬된 상태이므로 더 이상 로직을 반복 적용할 필요가 없다.
    

1. for num in range(len(data_list)) 반복
2. swap = 0 (교환이 되었는지를 확인하는 변수를 두자)
3. 반복문 안에서, for index in range(len(data_list) - num - 1) n - 1번 반복해야 하므로
4. 반복문안의 반복문 안에서, if data_list[index] > data_list[index + 1] 이면

5.            data_list[index], data_list[index + 1] = data_list[index + 1], data_list[index]

6.            swap += 1

7. 반복문 안에서, if swap == 0 이면, break 끝

def bubblesort(data):
    for index in range(len(data) - 1):
        swap = False
        for index2 in range(len(data) - index - 1):
            if data[index2] > data[index2 + 1]:
                data[index2], data[index2 + 1] = data[index2 + 1], data[index2]
                swap = True
        
        if swap == False:
            break
    return data

import random

data_list = random.sample(range(100), 50)
print (bubblesort(data_list))

5. 알고리즘 분석

• 반복문이 두 개 O($n^2$)
  • 최악의 경우, $\frac { n * (n - 1)}{ 2 }$
• 완전 정렬이 되어 있는 상태라면 최선은 O(n)