Bubble Sort: Dasar Algoritma yang Wajib Diketahui Programmer
Bubble Sort, seringkali disebut sebagai algoritma pengurutan “terlambat,” mungkin bukanlah algoritma pengurutan tercepat atau paling efisien yang tersedia saat ini. Namun, pemahaman mendalam tentang Bubble Sort sangat krusial bagi setiap programmer, terutama bagi mereka yang baru memulai perjalanan mereka di dunia pemrograman. Alasannya sederhana: Bubble Sort memberikan fondasi yang kuat dalam logika algoritma, visualisasi proses pengurutan data, dan pemahaman tentang konsep dasar kompleksitas waktu. Tanpa pemahaman yang baik tentang Bubble Sort, akan sulit untuk memahami algoritma pengurutan yang lebih kompleks dan efisien. Mari kita telaah lebih dalam apa itu Bubble Sort dan mengapa ia tetap relevan.
Cara Kerja Bubble Sort: Sederhana dan Intuitif
Bubble Sort bekerja dengan cara yang sangat intuitif. Bayangkan deretan gelembung udara di dalam air. Gelembung yang lebih besar akan naik ke atas lebih cepat. Mirip dengan itu, Bubble Sort membandingkan dua elemen yang berdekatan dalam sebuah array (larik). Jika elemen pertama lebih besar dari elemen kedua (dalam urutan menaik), maka kedua elemen tersebut ditukar. Proses ini diulang untuk setiap pasangan elemen yang berdekatan dalam array, dimulai dari awal hingga akhir.
Setelah satu iterasi (putaran) penuh, elemen terbesar di array akan “mengambang” ke posisi terakhir, seperti gelembung terbesar yang naik ke permukaan. Kemudian, proses ini diulang lagi, tetapi kali ini hanya hingga elemen kedua terakhir. Ini karena elemen terakhir sudah dipastikan berada di posisi yang benar. Setiap iterasi memastikan bahwa satu elemen lagi berada di posisi yang benar, sehingga array semakin terurut. Proses ini terus berlanjut hingga seluruh array terurut.
Contoh Visual Bubble Sort:
Mari kita urutkan array berikut menggunakan Bubble Sort: [5, 1, 4, 2, 8]
-
Iterasi 1:
[**5, 1**, 4, 2, 8]->[**1, 5**, 4, 2, 8](5 dan 1 ditukar)[1, **5, 4**, 2, 8]->[1, **4, 5**, 2, 8](5 dan 4 ditukar)[1, 4, **5, 2**, 8]->[1, 4, **2, 5**, 8](5 dan 2 ditukar)[1, 4, 2, **5, 8**]->[1, 4, 2, **5, 8**](5 dan 8 tidak ditukar)- Array setelah iterasi 1:
[1, 4, 2, 5, 8](8 berada di posisi yang benar)
-
Iterasi 2:
[**1, 4**, 2, 5, 8]->[**1, 4**, 2, 5, 8](1 dan 4 tidak ditukar)[1, **4, 2**, 5, 8]->[1, **2, 4**, 5, 8](4 dan 2 ditukar)[1, 2, **4, 5**, 8]->[1, 2, **4, 5**, 8](4 dan 5 tidak ditukar)- Array setelah iterasi 2:
[1, 2, 4, 5, 8](5 dan 8 berada di posisi yang benar)
-
Iterasi 3:
[**1, 2**, 4, 5, 8]->[**1, 2**, 4, 5, 8](1 dan 2 tidak ditukar)[1, **2, 4**, 5, 8]->[1, **2, 4**, 5, 8](2 dan 4 tidak ditukar)- Array setelah iterasi 3:
[1, 2, 4, 5, 8](4, 5, dan 8 berada di posisi yang benar)
-
Iterasi 4:
[**1, 2**, 4, 5, 8]->[**1, 2**, 4, 5, 8](1 dan 2 tidak ditukar)- Array setelah iterasi 4:
[1, 2, 4, 5, 8](2, 4, 5, dan 8 berada di posisi yang benar)
Array sekarang sudah terurut: [1, 2, 4, 5, 8]
Implementasi Bubble Sort dalam Kode:
Berikut adalah contoh implementasi Bubble Sort dalam bahasa pemrograman Python:
def bubble_sort(arr):
n = len(arr)
for i in range(n):
# Flag untuk optimasi: jika tidak ada pertukaran dalam satu iterasi, array sudah terurut
swapped = False
for j in range(0, n-i-1):
if arr[j] > arr[j+1] :
arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
swapped = True
# Jika tidak ada pertukaran, array sudah terurut, jadi kita bisa berhenti
if swapped == False:
break
return arr
# Contoh penggunaan
arr = [5, 1, 4, 2, 8]
sorted_arr = bubble_sort(arr)
print("Array yang diurutkan:", sorted_arr)Kode di atas menggambarkan implementasi dasar Bubble Sort. Perhatikan penggunaan flag swapped. Flag ini digunakan untuk mengoptimalkan algoritma. Jika dalam satu iterasi tidak ada pertukaran, ini berarti array sudah terurut, dan kita bisa menghentikan proses pengurutan.
Kompleksitas Waktu Bubble Sort: O(n²) dan O(n)
Salah satu alasan mengapa Bubble Sort dianggap “terlambat” adalah karena kompleksitas waktunya. Dalam kasus terburuk dan rata-rata, Bubble Sort memiliki kompleksitas waktu O(n²), di mana ‘n’ adalah jumlah elemen dalam array. Ini berarti waktu yang dibutuhkan untuk mengurutkan array bertambah secara kuadratik seiring dengan bertambahnya jumlah elemen. Ini membuat Bubble Sort tidak efisien untuk array berukuran besar.
Namun, dalam kasus terbaik, yaitu ketika array sudah terurut, Bubble Sort memiliki kompleksitas waktu O(n). Ini karena algoritma hanya perlu melakukan satu iterasi untuk memastikan bahwa array sudah terurut. Penggunaan flag swapped dalam kode di atas memungkinkan kita mencapai kompleksitas waktu O(n) dalam kasus terbaik.
Kapan Sebaiknya Menggunakan Bubble Sort?
Meskipun kompleksitas waktunya kurang optimal, Bubble Sort masih berguna dalam beberapa situasi:
- Array yang kecil: Untuk array dengan jumlah elemen yang sangat sedikit, perbedaan efisiensi antara Bubble Sort dan algoritma pengurutan yang lebih kompleks mungkin tidak signifikan.
- Sebagai alat pembelajaran: Bubble Sort adalah algoritma yang sangat mudah dipahami dan diimplementasikan. Ini membuatnya ideal untuk mempelajari dasar-dasar algoritma pengurutan.
- Array hampir terurut: Jika array hampir terurut, Bubble Sort bisa menjadi pilihan yang baik karena performanya akan mendekati O(n).
- Sederhana dan mudah diimplementasikan: Dalam beberapa kasus, kemudahan implementasi dan pemahaman Bubble Sort lebih penting daripada efisiensi.
Alternatif yang Lebih Efisien:
Untuk array berukuran besar, algoritma pengurutan yang lebih efisien seperti Merge Sort, Quick Sort, atau Heap Sort lebih disarankan. Algoritma-algoritma ini memiliki kompleksitas waktu O(n log n), yang jauh lebih baik daripada O(n²) dari Bubble Sort.
Kesimpulan: Fondasi Penting untuk Pemahaman Algoritma
Meskipun Bubble Sort mungkin tidak menjadi pilihan utama untuk mengurutkan data dalam aplikasi produksi, pemahaman mendalam tentang cara kerjanya sangat penting bagi setiap programmer. Ini memberikan fondasi yang kuat dalam logika algoritma, visualisasi proses pengurutan, dan pemahaman tentang kompleksitas waktu. Dengan memahami Bubble Sort, Anda akan lebih mudah memahami algoritma pengurutan yang lebih kompleks dan efisien, dan pada akhirnya, menjadi programmer yang lebih baik. Apakah Anda sudah siap untuk melangkah lebih jauh dan menjelajahi algoritma pengurutan lainnya setelah menguasai Bubble Sort?
