버블 정렬

버블 정렬

시각화된 버블 정렬 알고리즘.
분류	정렬 알고리즘
자료 구조	배열
최악 시간복잡도	$O(n^{2})$ 비교, $O(n^{2})$ 교환
최선 시간복잡도	$O(n)$ 비교, $O(1)$ 교환
평균 시간복잡도	$O(n^{2})$ 비교, $O(n^{2})$ 교환
공간복잡도	$O(1)$ 보조

버블 정렬 또는 거품 정렬(-整列, 영어: bubble sort 버블 소트^[*], sinking sort 싱킹 소트^[*])은 정렬 알고리즘 중 하나이다. 시간 복잡도가 $O(n^{2})$로 상당히 느리지만, 코드가 단순하기 때문에 자주 사용된다. 원소의 이동이 거품이 수면으로 올라오는 듯한 모습을 보이기 때문에 지어진 이름이다. 이를 양방향으로 번갈아 수행하면 칵테일 정렬이 된다.

알고리즘

버블 정렬은 기본적으로 배열의 두 수($a$, $b$)를 선택한 뒤, 만약 그 두 수가 정렬되었다면 놔두고 아니라면 두 수를 바꾸는 방식으로 진행된다. 오름차순으로 정렬할 때는 $a<b$, 내림차순이라면 $a>b$여야 정렬된 것으로 판단한다. 이를 배열의 처음부터 끝까지 반복한다.

위 알고리즘을 배열에 아무 변화가 없을 때까지 반복한다.

예시

다음과 같은 정렬되지 않은 배열이 있다고 가정한다. 프로그램은 이 배열을 오름차순으로 정렬해야 한다.

$[7,2,0,1,5,6,4]$

알고리즘은 배열의 첫 두 숫자($7,2$)를 비교한다. $7>2$로 정렬되지 않았으니 두 수를 바꾼다.

$[2,7,0,1,5,6,4]$

이를 배열의 처음부터 끝까지 작업한다면 다음이 된다.

$[2,0,1,5,6,4,7]$1회

가장 큰 수인 $7$이 정렬되었다. 이를 여러 번 반복한다면 다음과 같이 진행된다.

$[0,1,2,5,4,6,7]$2회

$[0,1,2,4,5,6,7]$3회

$[0,1,2,4,5,6,7]$4회

3회 부터 4회 까지는 아무 변화가 없으니 모두 정렬된 것으로 정의한다.

소스 코드

C

#include <stdio.h>
# define MAX 10

int* bubble_sort(int arr[], int n) {
    int i, j, temp;
    for (i=n-1; i>0; i--) {
        for (j=0; j<i; j++) {
            if (arr[j] > arr[j+1]) {
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = temp;
            }
        }
    }
    return arr;

}

int main() {
    int arr[MAX] = { 2, 6, 4, 8, 10, 12, 89, 68, 45, 37 };
    int* arr_new = bubble_sort(arr, MAX);
    for (int i = 0; i < MAX; i++) {
        printf("%d\n", *(arr_new+i));
    }
    return 0;
}

C++

#include <iostream>
using namespace std;
#include <iomanip>
using std::setw;

void printBubbles(const int bubbles[], const int n);
void lineup(int& large, int& small);
int main()
{
	const int n = 10;
	int bubbles[n] = { 2, 6, 4, 8, 10, 12, 89, 68, 45, 37 };

	cout << "Data items in original order\n";
	printBubbles(bubbles, n);
	for (int level = 0; level < n - 1; level++) {
		for (int i = 0; i < n - level - 1; i++) {
			if (bubbles[i] > bubbles[i + 1])
				lineup(bubbles[i], bubbles[i + 1]);
		}
	}
	cout << "\nData items in ascending order\n";
	printBubbles(bubbles, n);
	return 0;
}

void printBubbles(const int bubbles[], const int n) {
	for (int i = 0; i < n; i++)
		cout << setw(4) << bubbles[i];
	cout << endl;
}
void lineup(int& large, int& small) {
	int save = large;
	large = small;
	small = save;
}

C#

int[] data = new int[] { 3, 6, 2, 4, 1, 7, 9, 8, 5 };
int hold = 0;
int[] BubbleSort = new int[] { };

for(int i = 0; i < data.Length - 1; i++)
{
    for (int j = 0; j < data.Length - 1 - i; j++)
    {
        if (data[j] > data[j + 1])
        {
            hold = data[j];
            data[j] = data[j + 1];
            data[j + 1] = hold;
        }
    }
}

for (int i = 0; i < data.Length; i++)
{
    Console.WriteLine(data[i]);
}

F#

let sort (arr:'a[]) = 
  let arr = Array.copy arr
  let swap i j = 
    let tmp = arr.[i] in arr.[i] <- arr.[j]; arr.[j] <- tmp
  for i = arr.Length - 1 downto 0 do
    for j = 1 to i do
      if (arr.[j - 1] > arr.[j]) then swap (j-1) j
  arr

printfn "%A" (sort [|3;4;2;1|])

JAVA

void bubbleSort(int[] arr) {
    int temp = 0;
	for(int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
		for(int j= 1 ; j < arr.length-i; j++) {
			if(arr[j]<arr[j-1]) {
				temp = arr[j-1];
				arr[j-1] = arr[j];
				arr[j] = temp;
			}
		}
	}
	System.out.println(Arrays.toString(arr));
}

파이썬

def bubbleSort(x):
	length = len(x)-1
	for i in range(length):
		for j in range(length-i):
			if x[j] > x[j+1]:
				x[j], x[j+1] = x[j+1], x[j]
	return x

스칼라

def bubbleSort(arr: Array[Int]):Array[Int] =  {
  var tmp = 0
  for(i <- 0 until arr.length; j <- 1 until arr.length-i) {
    if (arr(j-1) > arr(j)) {
      tmp = arr(j-1)
      arr(j-1) = arr(j)
      arr(j) = tmp
    }
  }
  arr
}

외부 링크

• Bubblesort code