Rahasia Bubble Sort: Cara Kerja dan Contoh Penerapannya
Bubble Sort, atau sering diterjemahkan sebagai “pengurutan gelembung,” mungkin adalah algoritma pengurutan yang paling sederhana untuk dipahami. Sering diajarkan di kelas pengantar ilmu komputer sebagai contoh klasik, keunggulannya terletak pada kesederhanaan, bukan efisiensi. Meskipun tidak sering digunakan dalam aplikasi dunia nyata untuk dataset berukuran besar karena kinerja yang kurang optimal, pemahaman yang baik tentang Bubble Sort memberikan fondasi yang kuat untuk memahami algoritma pengurutan yang lebih kompleks. Lalu, apa sebenarnya yang membuat Bubble Sort begitu menarik dan mengapa masih relevan untuk dipelajari?
Inti dari Bubble Sort: Perbandingan dan Pertukaran
Cara kerja Bubble Sort sangat intuitif. Algoritma ini secara berulang melewati daftar yang akan diurutkan, membandingkan setiap pasangan elemen yang berdekatan. Jika urutan elemen tersebut salah (misalnya, elemen pertama lebih besar dari elemen kedua dalam pengurutan menaik), maka elemen tersebut ditukar. Proses ini diulangi dari awal daftar hingga akhir, dan setiap kali satu putaran selesai, elemen terbesar (atau terkecil, tergantung pada urutan pengurutan) “menggelembung” ke posisi akhirnya di ujung daftar.
Bayangkan sebaris orang dengan tinggi badan yang berbeda-beda. Kita ingin mengurutkan mereka berdasarkan tinggi badan, dari yang terpendek hingga yang tertinggi. Bubble Sort akan membandingkan orang pertama dan orang kedua. Jika orang pertama lebih tinggi, mereka bertukar posisi. Kemudian, orang kedua (yang mungkin sudah bertukar atau belum) dibandingkan dengan orang ketiga, dan seterusnya. Setelah satu putaran, orang tertinggi pasti berada di posisi paling akhir. Proses ini diulangi untuk sisa barisan, sampai semua orang terurut.
Visualisasi Proses Bubble Sort
Untuk lebih memahami cara kerja Bubble Sort, mari kita visualisasikan dengan contoh daftar angka: [5, 1, 4, 2, 8].
-
Putaran 1:
- ( 5 1 4 2 8 ) -> ( 1 5 4 2 8 ), karena 5 > 1 (5 dan 1 bertukar)
- ( 1 5 4 2 8 ) -> ( 1 4 5 2 8 ), karena 5 > 4 (5 dan 4 bertukar)
- ( 1 4 5 2 8 ) -> ( 1 4 2 5 8 ), karena 5 > 2 (5 dan 2 bertukar)
- ( 1 4 2 5 8 ) -> ( 1 4 2 5 8 ), karena 5 <= 8 (tidak ada pertukaran)
Setelah putaran pertama, angka 8 (terbesar) sudah berada di posisi terakhir.
-
Putaran 2:
- ( 1 4 2 5 8 ) -> ( 1 4 2 5 8 ), karena 1 <= 4 (tidak ada pertukaran)
- ( 1 4 2 5 8 ) -> ( 1 2 4 5 8 ), karena 4 > 2 (4 dan 2 bertukar)
- ( 1 2 4 5 8 ) -> ( 1 2 4 5 8 ), karena 4 <= 5 (tidak ada pertukaran)
Setelah putaran kedua, angka 5 sudah berada di posisi yang benar.
-
Putaran 3:
- ( 1 2 4 5 8 ) -> ( 1 2 4 5 8 ), karena 1 <= 2 (tidak ada pertukaran)
- ( 1 2 4 5 8 ) -> ( 1 2 4 5 8 ), karena 2 <= 4 (tidak ada pertukaran)
Setelah putaran ketiga, angka 4 sudah berada di posisi yang benar.
-
Putaran 4:
- ( 1 2 4 5 8 ) -> ( 1 2 4 5 8 ), karena 1 <= 2 (tidak ada pertukaran)
Setelah putaran keempat, angka 2 sudah berada di posisi yang benar. Daftar sekarang sudah terurut: [1, 2, 4, 5, 8].
Implementasi Kode (Python)
Berikut adalah contoh implementasi Bubble Sort dalam bahasa Python:
def bubble_sort(data):
n = len(data)
for i in range(n-1):
for j in range(n-i-1):
if data[j] > data[j+1]:
data[j], data[j+1] = data[j+1], data[j]
return data
# Contoh penggunaan
data = [5, 1, 4, 2, 8]
data_terurut = bubble_sort(data)
print("Data terurut:", data_terurut) # Output: Data terurut: [1, 2, 4, 5, 8]Kompleksitas Waktu: Mengapa Bubble Sort Kurang Efisien
Salah satu kekurangan utama Bubble Sort adalah kompleksitas waktunya. Dalam kasus terburuk dan rata-rata (ketika daftar benar-benar tidak terurut), kompleksitas waktu Bubble Sort adalah O(n^2), di mana n adalah jumlah elemen dalam daftar. Ini berarti bahwa waktu yang dibutuhkan untuk mengurutkan daftar meningkat secara kuadratik seiring bertambahnya ukuran daftar. Untuk daftar berukuran kecil, perbedaan kinerjanya mungkin tidak terlalu terlihat. Namun, untuk daftar dengan ribuan atau jutaan elemen, Bubble Sort akan menjadi sangat lambat dibandingkan dengan algoritma pengurutan yang lebih efisien seperti Merge Sort atau Quick Sort yang memiliki kompleksitas waktu O(n log n).
Dalam kasus terbaik (ketika daftar sudah terurut), Bubble Sort masih memerlukan waktu O(n) karena tetap harus melewati seluruh daftar untuk memverifikasi bahwa tidak ada elemen yang perlu ditukar. Meskipun demikian, ini adalah satu-satunya skenario di mana kinerja Bubble Sort dapat diterima.
Contoh Penerapan (Meskipun Jarang)
Meskipun Bubble Sort tidak ideal untuk dataset besar, ada beberapa kasus di mana ia mungkin berguna:
- Dataset Kecil: Untuk daftar dengan jumlah elemen yang sangat sedikit (misalnya, kurang dari 10), perbedaan kinerja antara Bubble Sort dan algoritma yang lebih kompleks mungkin tidak signifikan. Dalam kasus seperti itu, kesederhanaan Bubble Sort dapat menjadi keuntungan.
- Hampir Terurut: Jika daftar hampir terurut, Bubble Sort dapat menjadi pilihan yang baik karena hanya memerlukan sedikit putaran untuk sepenuhnya mengurutkan daftar. Dalam skenario ini, ia dapat berkinerja lebih baik daripada algoritma yang lebih kompleks.
- Tujuan Pendidikan: Seperti yang telah disebutkan, Bubble Sort sangat baik untuk tujuan pendidikan karena mudah dipahami dan diimplementasikan. Ini membantu siswa untuk memahami dasar-dasar algoritma pengurutan sebelum mempelajari algoritma yang lebih kompleks.
- Deteksi Urutan: Algoritma Bubble Sort yang dimodifikasi dapat digunakan untuk mendeteksi apakah sebuah daftar sudah terurut atau belum dalam waktu O(n). Proses ini hanya memerlukan satu iterasi melalui data.
Alternatif yang Lebih Baik
Untuk sebagian besar aplikasi dunia nyata, algoritma pengurutan yang lebih efisien seperti Merge Sort, Quick Sort, atau Heap Sort lebih disukai daripada Bubble Sort. Algoritma ini memiliki kompleksitas waktu O(n log n) dalam kasus rata-rata dan terburuk, menjadikannya jauh lebih cepat untuk dataset berukuran besar.
Kesimpulan: Kesederhanaan di Atas Efisiensi
Bubble Sort memang bukan algoritma pengurutan tercepat atau paling efisien. Namun, kesederhanaannya menjadikannya alat yang berharga untuk memahami dasar-dasar algoritma dan konsep pengurutan. Meskipun jarang digunakan dalam aplikasi produksi yang berurusan dengan dataset besar, pemahaman tentang Bubble Sort memberikan dasar yang kuat untuk mempelajari algoritma yang lebih canggih dan kompleks. Jadi, jangan meremehkan kekuatan kesederhanaan! Mampukah Anda membayangkan bagaimana Bubble Sort dapat dimodifikasi untuk skenario pengurutan yang unik?
