거품 정렬(Bubble Sort)

김수영·2021년 11월 18일

algorithm

Algorithm

목록 보기

3/10

거품 정렬(Bubble Sort)

서로 인접한 두 원소를 검사하여 정렬하는 알고리즘이다.
인접한 2개의 원소를 비교해 크기가 순서대로 되어 있지 않으면 서로 교환한다.
선택 정렬과 기본 개념이 유사하다.

로직

1회전에 첫 번째 원소와 두 번째 원소를, 두 번째 원소와 세 번째 원소를, 세 번째 원소와 네 번째 원소를, ... 이런 식으로 마지막 - 1 번째 원소와 마지막 원소를 비교하여 조건에 맞지 않으면 서로 교환한다.
1회전을 수행하고 나면 가장 큰 원소가 맨 뒤로 이동하므로 2회전에서는 맨 끝에 있는 원소는 정렬에서 제외되고, 2회전을 수행하고 나면 끝에서 두번째 원소까지는 정렬에서 제외된다. 이렇게 정렬을 1회전 수행할 때마다 정렬에서 제외되는 데이터가 하나씩 늘어난다.

const swap = function (idx1, idx2, arr) {
  // 두 변수를 바꾸는 방법

  // 1) 임시 변수를 활용한 방법
  // let temp = arr[idx1];
  // arr[idx1] = arr[idx2];
  // arr[idx2] = temp;

  // 2) Destructuring assignment를 활용한 방법
  // arr이 reference type이라 가능
  [arr[idx1], arr[idx2]] = [arr[idx2], arr[idx1]];

  // 3) XOR 연산을 활용한 방법
  // arr이 reference type이라 가능
  // arr[idx1] ^= arr[idx2];
  // arr[idx2] ^= arr[idx1];
  // arr[idx1] ^= arr[idx2];
};

// naive solution
// let bubbleSort = function (arr) {
//   let N = arr.length;

//   for (let i = 0; i < N - 1; i++) {
//     // 매 반복(iteration)마다 i번째로 큰 수가 마지막에서 i번째 위치하게 된다.
//     // 이미 정렬된 요소는 고려할 필요가 없으므로, 'j < N - 1 - i'만 비교하면 된다.
//     for (let j = 0; j < N - 1 - i; j++) {
//       if (arr[j] > arr[j + 1]) {
//         swap(j, j + 1, arr);
//       }
//     }
//   }

//   return arr;
// };

// optimized solution
let bubbleSort = function (arr) {
  let N = arr.length;

  for (let i = 0; i < N; i++) {
    // swap 횟수를 기록한다.
    // 어떤 요소도 swap되지 않은 경우, 배열은 정렬된 상태이다.
    let swaps = 0;

    // 매 반복(iteration)마다 i번째로 큰 수가 마지막에서 i번째 위치하게 된다.
    // 이미 정렬된 요소는 고려할 필요가 없으므로, 'j < N - 1 - i'만 비교하면 된다.
    for (let j = 0; j < N - 1 - i; j++) {
      if (arr[j] > arr[j + 1]) {
        swaps++;
        swap(j, j + 1, arr);
      }
    }

    if (swaps === 0) {
      break;
    }
  }

  return arr;
};

private static void sort(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) { // 1
            for (int j = 0; j < arr.length - i - 1; j++) { // 2
                if (arr[j] > arr[j + 1]) { // 3
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }

            System.out.print((i + 1) + "단계 : ");
            print(arr);
        }
    }

private static void print(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

// 단계별 결과.
1단계 : 6 2 4 3 7 1 9 
2단계 : 2 4 3 6 1 7 9 
3단계 : 2 3 4 1 6 7 9 
4단계 : 2 3 1 4 6 7 9 
5단계 : 2 1 3 4 6 7 9 
6단계 : 1 2 3 4 6 7 9 
7단계 : 1 2 3 4 6 7 9

첫 번째 for문은 제외될 원소의 갯수를 의미한다. 1회전이 끝난 후, 배열의 마지막 위치에는 가장 큰 원소가 위치하기 때문에 하나씩 증가시켜준다. 2회전이 끝나면 배열의 마지막 두 위치에는 큰 원소 2개가 정렬된 상태로 위치할 것이기 때문에 2개를 제외하면 된다.
두 번째 for문은 원소를 비교할 index를 뽑는 for문이다. j는 0부터 arr.lenght-i-1까지 증가한다. 현재 원소와 다음 원소를 가리키기 때문에 0부터 시작한다.
세 번째 for문은 가리키고 있는 두 원소를 비교한다. 오름차순 정렬이므로 현재 원소가 다음 원소보다 크다면 다음 원소가 앞으로 오고 현재 원소가 뒤로 가야 하므로 서로 자리를 교환한다.