【朗読】岡本綺堂「不孝者」　朗読・あべよしみ

bubbleSort 関数に関して少し解説をしておきます。

bubbleSort 関数は、ほぼWiFi接続でスマホやタブレットのミラーリングも簡単楽々❤5Gプロジェクター>で解説した内容をそのまま実装しているだけのものになります。

ポイントを上げるとすると下記の２つだと思います。

• for 文でのループ範囲
• データの交換
• ソート完了の判断（while ループの継続条件）

古今亭志ん朝：佃祭：1979年9月

bubbleSort 関数における for 文は下記のようになっています。

/* 先頭のデータから最後尾の１つ手前のデータまでループ */
for (i = 0; i < num - 1; i++) {
    /* 隣り合うデータの大小関係を確認 */
    if (a[i] > a[i + 1]) {
        /* 略 */
}

i の最大値が num - 2 になっているところがポイントです。

ここで i を num - 1 まで増加するように for 文を組んでしまうと、for 内部での a[i + 1] へのアクセス時に配列の外にアクセスし、アクセス違反が発生することになるので注意してください。

i が num - 2 の時には、a[num - 2] と a[num - 1] の交換が行われるので、 i の最大値が num - 2（つまりデータの最後尾の１つ手前）であっても、最後尾のデータも含めて交換を行うことができます。

【朗読】岡本綺堂「半七捕物帳」62.歩兵の髪切り　　朗読・あべよしみ

データの交換は下記で行っています。

/* 隣り合うデータの大小関係を確認 */
if (a[i] < a[i + 1]) {
    /* 大小関係が逆なら２つのデータを交換 */
    tmp = a[i];
    a[i] = a[i + 1];
    a[i + 1] = tmp;
    /* 交換が行われた回数をカウントアップ */
    exchange++;
}

隣り合うデータは a[i] とその１つ後ろのデータ（つまり a[i + 1]）として交換を行なっています。

データの交換を行う場合は、交換を行うデータの一方を一旦退避しておく必要がある点に注意してください（上記では tmp に a[i] を退避させています）。

また、「大小関係が逆」であるかどうかは下記で判断しています。

if (a[i] < a[i + 1]) {

上記は “昇順にソートする” 場合の判断になりますが、下記のように変更することで降順にソートすることも可能です。

if (a[i] > a[i + 1]) {

また、レスポートサック マザーズバック>でも説明した通り、先頭から最後尾の間の全ての隣り合うデータにおいて、交換が一度も発生しなくなったらソートが完了したことになるので、その時点でソートを終了することができます。

そのため、交換が発生した回数を exchange 変数でカウントするようにし、exchange 変数が 0 の時、つまり、先頭から最後尾の間の全ての隣り合うデータにおいて交換が一度も発生しなかった場合は while ループを抜けてソートを終了するようにしています。

で、おそらく上記の bubbleSort 関数は他のサイトさんが公開されている関数とは異なる実装になっていると思います（私は上記の bubbleSort 関数が一番わかりやすい bubbleSort 関数の実装だとは思っていますが…）。

何が言いたいかというと、アルゴリズムを実現するための実装方法は１つではなく、たくさん存在するということです。

ということで、ここではバブルソートの様々な実装を紹介していきたいと思います。

MEMO

どの実装方法でもバブルソートは実現できますし、一応全てソートができることは確認しています

その場面場面で、どの実装方法が良いかを判断して使い分けることが重要です！

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先ほどお見せした bubbleSort 関数は非常にシンプルで私は好きなのですが、実はバブルソートの特性を考慮するとちょっと無駄な処理を行ってしまっています…。

前述の通り、バブルソートは「隣り合うデータの大小関係が逆の場合に、その２つのデータを交換する」ことでソートをしていくソートアルゴリズムになります。

で、上記を先頭から最後尾のデータまで繰り返せば、昇順にソートする場合は必ず一番大きいデータが最後尾に移動することになります。

なぜなら、隣り合うデータの “前側のデータ” が一番大きいデータなのであれば、必ず「大小関係が逆」になり、データの交換が行われるからです。

そして、データ交換後は、この一番大きいデータがまた次の隣り合うデータの “前側のデータ” となり、またデータの交換が行われます。

つまり、一番大きいデータは一度交換が行われると、それ以降は毎回交換が行われ、最終的に最後尾のデータとなります。

この時点で２番目に大きいデータの位置が確定します。つまり、またソートする範囲をデータ１つ分狭めることができます。

こんな感じで、バブルソートでは先頭から最後尾までのデータの交換が完了した際にソートする範囲を１つ狭めることが可能です。

そして、このソート範囲を狭めることで比較回数を減らすことができるので、ソートの効率が向上します。

上記の説明に基づき、ヨネックス スノボ 板>で紹介した bubbleSort 関数を、先頭から最後尾までの一連のデータの交換が完了する度に “データ１つ分ソート範囲を狭める” ように変更したものが下記になります。

また、ソート範囲のデータ数が 1 になった時点でソートが完了することになるので、その時点でソートを完了させることも可能です。

ソート範囲のデータ数をソートの終了条件とした場合、交換回数 = 0 をソートの終了条件にしなくてもソートを完了させることも可能です。

上記に基づき、ホンダ サービスマニュアルNSR250>で紹介した bubbleSort 関数を、ソート範囲のみを終了条件とするように変更したものは下記のようになります。

これもシンプルで分かりやすいですね！

ただ交換が発生しなくなっても（つまりソートが完了しても）、一連の処理が最後まで実行されることになるので、その点は若干非効率です。

また「バブルソートの終了条件 = ソート範囲が 1 になるまで」と説明されることも多く、この場合はこの実装（もしくは次の節で紹介している実装）が期待されている可能性も高いです。

THE RIDGE ザ・ライド カード入れ マネークリップ>で、データの交換を先頭から最後尾のデータまで繰り返すことで、”必ず” 一番大きいデータの位置が確定すると説明しました（つまり一番大きいデータが最後尾に移動する）。

“必ず” 位置が確定するのは「一番大きいデータ」のみなのですが、それ以外のデータでも、たまたま偶然位置が確定する場合があります。

例えば下図のようなデータをソートすることを考えてみましょう。

この場合、データの交換を先頭から最後尾のデータまで繰り返せば、下図のようにソートが一段階進みます。

見ていただければわかるとおり、最後尾から 6 のデータまでは位置が既に確定していますね！

つまり、6 のデータ以降はソートが完了していると考えることができ、次のソートの範囲（データの交換を行う範囲）は “データの先頭から 6 のデータの１つ前まで” のみで良いことになります。

このように、先頭から最後尾のデータまでデータの交換を繰り返すことで、最後尾から複数のデータの位置が一気に確定することがあります。

なので、ビーズパーツ 440 手染めビーズ　塗装ビーズ　クリアビーズ>で説明したようにソート範囲をデータ１つ分狭めるだけでなく、複数のデータ分狭めることができる場合があります。

じゃあ、実際に “どこからのデータがソートが完了しているか” をどうやって判断すれば良いかというと、これは “最後に交換したデータの位置” から判断できます。より具体的には最後に交換したデータの “後ろ側” の位置以降はソートが完了していると判断できます。

つまり、最後に交換したデータ以降は既にソート済み、つまりデータの位置が確定していると判断できます。

なので、次のソートの範囲を「前回のソート時の最後に交換したデータの “後ろ側” の位置の１つ前まで」とすることが可能です。

そして、このようにソート範囲を狭めていくことで、ソートの効率をアップさせることが可能です。

上記の説明に基づき、【APROZ】麻混素材のファブリックシェードのスタンドライト>で紹介した bubbleSort 関数において、次のソート範囲を「前回のソートの時の最後に交換したデータの “後ろ側” の位置の１つ前まで」とするように変更したものが下記となります。

あとは do while ループの部分を for ループで実現している実装例を紹介されているサイトさんも多いですね！

パキスタン 玄関マット 手織り絨毯 レッド 66×89cm>で紹介した bubbleSort 関数の do while ループを for ループに置き換えると下記のようになります。

また、２重ループの形を取らなくても、再帰呼び出しを行ってソートするやり方もあります。

電動車椅子　YAMAHA駆動　バッテリー2個　充電器付>で紹介した bubbleSort 関数を、再帰呼び出しを用いて実現したものが下記になります。

このページでは、ソートアルゴリズムの１つである「バブルソート」について解説しました。

バブルソートとは、下記のように処理を行うことでソートを行うアルゴリズムになります。

1. 下記をデータの集合の先頭から最後尾まで１つずつデータをずらしながら繰り返し行う
   • 隣り合うデータの大小関係を比較する
     • 大小関係が逆の場合：その２つのデータを交換する
2. 一度でも交換が行われたのであれば、1. に戻る

要は「隣り合うデータの大小関係が逆の場合に、その２つのデータを交換する」を繰り返すことでデータをソートするアルゴリズムになります。

このページでも紹介したように実装自体は非常に簡単に行うことができます。

また様々な方法で実装したバブルソート関数を紹介することで、一つのアルゴリズムを実現するにもいろんな実装が存在することも実感していただけたのでは無いかと思います！

ソートアルゴリズムにはこのバブルソート以外にも様々なものが存在し、本サイトでは、バブルソート以外にも下記のソートについても解説しています。

• クイックソート
• マージソート
• 選択ソート
• 挿入ソート
• ヒープソート

下記リンク先でそれぞれについて解説していますので、他のソートアルゴリズムにも興味のある方は是非こちらも読んでみてください！