バブルソートとは？意味をわかりやすく簡単に解説

バブルソートとは

バブルソートは、隣り合う要素を比較し、順序が正しくない場合に交換を繰り返すことでソートを行うアルゴリズムです。基本的なソートアルゴリズムの一つであり、実装が容易であるため、プログラミングの学習で最初に学ぶことが多いです。しかし、効率が良いとは言えず、大規模なデータのソートには適していません。

バブルソートの名称は、配列内で値の大きい要素がまるで泡のように徐々に配列の末尾に移動していく様子から名付けられました。このアルゴリズムは、配列の先頭から順に比較と交換を繰り返すことで、未ソートの部分を徐々に小さくしていきます。その単純さから教育目的で利用されることが多いですが、実用的な場面ではより高性能なソートアルゴリズムが選択されることが一般的です。

バブルソートの処理の流れを理解することは、他のソートアルゴリズムを学ぶ上での基礎となります。アルゴリズムの効率や計算量の概念を理解する上で、バブルソートはその単純さから非常に有効な学習ツールとなります。また、バブルソートを改良したアルゴリズムも存在し、それらを学ぶことでアルゴリズム最適化の考え方を身につけることができます。

バブルソートの仕組み

「バブルソートの仕組み」に関して、以下を解説していきます。

• バブルソートの処理手順
• バブルソートの計算量

バブルソートの処理手順

バブルソートの基本的な処理手順は、配列の先頭から隣り合う要素を比較し、もし左側の要素が右側の要素よりも大きい場合は、それらの要素を交換するというものです。この比較と交換の操作を配列の最後まで繰り返すことで、最大の要素が配列の末尾に移動します。この一連の操作を1パスと呼びます。

1パスが完了すると、配列の末尾に最大の要素が確定するため、次は末尾を除く未ソート部分に対して同様の操作を行います。このパスを未ソート部分がなくなるまで繰り返すことで、最終的に配列全体がソートされます。各パスで少なくとも一つの要素が正しい位置に移動するため、最大でも配列の要素数-1回のパスでソートが完了します。

バブルソートの計算量

バブルソートの計算量は、最悪の場合と平均的な場合でO(n^2)となります。これは、配列の要素数nに対して、比較と交換の回数がnの2乗に比例して増加することを意味します。そのため、大規模なデータセットをソートする際には、バブルソートは非常に非効率なアルゴリズムとなります。しかし、最良の場合、つまり配列が既にソート済みの場合は、計算量はO(n)となります。

バブルソートの空間計算量はO(1)です。これは、バブルソートが追加のメモリ領域をほとんど必要としないことを意味します。バブルソートは、配列内で要素を直接交換するため、ソート処理のために新たな配列を作成する必要がありません。そのため、メモリ使用量が限られた環境では、バブルソートが選択肢となることもあります。