Zalety i wady algorytmów sortowania

Sortowanie zbioru elementów na liście jest zadaniem, które często pojawia się w programowaniu komputerowym. Często człowiek może wykonać to zadanie intuicyjnie. Jednak program komputerowy musi wykonać sekwencję dokładnych instrukcji, aby to osiągnąć. Ta sekwencja instrukcji nazywana jest algorytmem. Algorytm sortowania to metoda, która może być użyta do umieszczenia listy nieuporządkowanych elementów w uporządkowanej kolejności. Kolejność porządkowania jest określana przez klucz. Istnieją różne algorytmy sortowania, które różnią się pod względem skuteczności i wydajności. Niektóre ważne i znane algorytmy sortowania to sortowanie bąbelkowe, sortowanie selekcyjne, sortowanie przez wstawianie i sortowanie szybkie.

Sort bąbelkowy

Algorytm sortowania bąbelkowego działa przez wielokrotne zamienianie sąsiednich elementów, które nie są uporządkowane, aż cała lista elementów będzie uporządkowana. W ten sposób, elementy mogą być postrzegane jako bąbelkujące w górę listy zgodnie z ich kluczowymi wartościami.

Podstawową zaletą sortowania bąbelkowego jest to, że jest ono popularne i łatwe do wdrożenia. Ponadto, w sortowaniu bąbelkowym elementy są zamieniane miejscami bez użycia dodatkowego tymczasowego przechowywania, więc zapotrzebowanie na miejsce jest minimalne. Główną wadą sortowania bąbelkowego jest fakt, że nie radzi sobie dobrze z listą zawierającą ogromną liczbę elementów. Dzieje się tak, ponieważ sortowanie bąbelkowe wymaga n-kwadratowych kroków przetwarzania dla każdej n liczby elementów, które mają być posortowane. W związku z tym sortowanie bąbelkowe nadaje się głównie do nauczania akademickiego, ale nie do zastosowań w prawdziwym życiu.

• Algorytm sortowania bąbelkowego działa poprzez wielokrotne zamienianie sąsiednich elementów, które nie są w kolejności, aż cała lista elementów będzie w kolejności.
  
• Główną wadą sortowania bąbelkowego jest fakt, że nie radzi sobie dobrze z listą zawierającą ogromną liczbę elementów.

Sort selekcyjny

Sort selekcyjny działa poprzez wielokrotne przechodzenie przez listę elementów, za każdym razem wybierając element zgodnie z jego uporządkowaniem i umieszczając go na właściwej pozycji w sekwencji.

Główną zaletą sortowania selekcyjnego jest to, że dobrze radzi sobie na małej liście. Ponadto, ponieważ jest to algorytm sortowania in-place, nie wymaga dodatkowego tymczasowego przechowywania poza tym, co jest potrzebne do przechowywania oryginalnej listy. Główną wadą sortowania selekcyjnego jest jego słaba wydajność, gdy mamy do czynienia z ogromną listą elementów. Podobnie jak w przypadku sortowania bąbelkowego, sortowanie selekcyjne wymaga n-kwadratowej liczby kroków do posortowania n elementów. Dodatkowo, na jego wydajność łatwo wpływa początkowe uporządkowanie elementów przed procesem sortowania. Z tego powodu sortowanie selekcyjne jest odpowiednie tylko dla listy kilku elementów, które są w przypadkowej kolejności.

• Sortowanie selekcyjne działa poprzez wielokrotne przechodzenie przez listę elementów, za każdym razem wybierając element zgodnie z jego uporządkowaniem i umieszczając go na właściwej pozycji w sekwencji.
  
• Ponadto, ponieważ jest to algorytm sortowania in-place, nie jest wymagana żadna dodatkowa pamięć tymczasowa poza tą, która jest potrzebna do przechowywania oryginalnej listy.

Sort wstawiania

Sort wstawiania wielokrotnie przeszukuje listę elementów, za każdym razem wstawiając element w nieuporządkowanej sekwencji na jego właściwą pozycję.

Główną zaletą sortowania wstawiania jest jego prostota. Wykazuje on również dobrą wydajność, gdy ma do czynienia z małą listą. Sortowanie przez wstawianie jest algorytmem sortowania in-place, więc wymagania dotyczące przestrzeni są minimalne. Wadą sortowania przez wstawianie jest to, że nie działa tak dobrze jak inne, lepsze algorytmy sortowania. Z n-kwadratowymi krokami wymaganymi dla każdego n elementu, który ma być posortowany, sortowanie wstawiania nie radzi sobie dobrze z ogromną listą. Dlatego sortowanie przez wstawianie jest szczególnie przydatne tylko przy sortowaniu listy składającej się z kilku elementów.

• Sortowanie przez wstawianie wielokrotnie skanuje listę elementów, za każdym razem wstawiając element w nieuporządkowanej sekwencji na jego właściwą pozycję.
  
• Przy n-kwadratowych krokach wymaganych dla każdego n elementów, które mają być posortowane, sortowanie przez wstawianie nie radzi sobie dobrze z ogromną listą.

Sortowanie szybkie

Sortowanie szybkie działa na zasadzie dziel i zwyciężaj. Po pierwsze, dzieli listę elementów na dwie podlisty w oparciu o element pivot. Wszystkie elementy w pierwszej podliście są ułożone tak, aby były mniejsze od elementu pivot, natomiast wszystkie elementy w drugiej podliście są ułożone tak, aby były większe od elementu pivot. Ten sam proces partycjonowania i porządkowania jest wykonywany wielokrotnie na wynikowych podlistach, aż cała lista elementów zostanie posortowana.

• Sortowanie szybkie działa na zasadzie dziel i zwyciężaj.
  
• Ten sam proces partycjonowania i porządkowania jest wykonywany wielokrotnie na wynikowych podlistach, aż cała lista elementów zostanie posortowana.

Sortowanie szybkie jest uważane za najlepszy algorytm sortowania. Wynika to z jego znacznej przewagi w zakresie wydajności, ponieważ jest w stanie dobrze radzić sobie z ogromną listą elementów. Ponieważ sortuje w miejscu, nie jest wymagane dodatkowe przechowywanie, jak również. Niewielką wadą szybkiego sortowania jest to, że jego wydajność w najgorszym przypadku jest podobna do średniej wydajności sortowania bąbelkowego, wstawiania lub selekcji. Ogólnie rzecz biorąc, szybkie sortowanie jest najbardziej efektywną i szeroko stosowaną metodą sortowania listy o dowolnym rozmiarze elementów.