Bubble Sort Adalah: Algoritma Pengurutan Sederhana tapi Fundamental

Dalam dunia pemrograman, mengurutkan data adalah salah satu operasi yang paling umum dan mendasar. Ada banyak algoritma pengurutan yang tersedia, masing-masing dengan kelebihan dan kekurangannya. Salah satu algoritma yang paling dikenal, terutama bagi pemula, adalah Bubble Sort. Mungkin terdengar sederhana, tetapi memahami Bubble Sort adalah langkah awal yang penting untuk menjelajahi konsep-konsep algoritma yang lebih kompleks.

Alt text: Ilustrasi batang-batang dengan tinggi berbeda yang mewakili elemen data yang belum terurut, siap untuk diurutkan oleh algoritma Bubble Sort.

Apa Itu Bubble Sort?

Bubble Sort adalah algoritma pengurutan sederhana yang bekerja dengan berulang kali melintasi daftar, membandingkan setiap elemen berdekatan, dan menukarnya jika urutannya salah. Proses ini berlanjut hingga daftar sepenuhnya terurut. Nama "Bubble Sort" berasal dari cara elemen-elemen yang lebih kecil atau lebih besar secara bertahap "menggelembung" ke posisi yang tepat dalam daftar, seperti gelembung udara yang naik ke permukaan.

Inti dari algoritma ini adalah perbandingan elemen yang bersebelahan. Pada setiap lintasan (pass) melalui daftar, algoritma membandingkan pasangan elemen pertama dan kedua, kemudian pasangan elemen kedua dan ketiga, dan seterusnya. Jika pasangan elemen ditemukan dalam urutan yang salah (misalnya, elemen pertama lebih besar dari elemen kedua dalam pengurutan naik), maka kedua elemen tersebut ditukar.

Bagaimana Cara Kerja Bubble Sort?

Mari kita uraikan langkah-langkahnya secara lebih rinci:

• Mulai dari Awal: Algoritma dimulai dari elemen pertama dalam daftar.
• Bandingkan dan Tukar: Elemen pertama dibandingkan dengan elemen kedua. Jika elemen pertama lebih besar dari elemen kedua (untuk pengurutan naik), maka kedua elemen tersebut ditukar posisinya.
• Geser ke Kanan: Kemudian, elemen kedua dibandingkan dengan elemen ketiga, dan proses penukaran dilakukan jika diperlukan. Ini berlanjut hingga akhir daftar. Setelah lintasan pertama selesai, elemen terbesar (atau terkecil, tergantung urutan) akan berada di posisi terakhir.
• Ulangi Proses: Algoritma mengulangi seluruh proses ini. Namun, pada setiap lintasan berikutnya, elemen terakhir yang sudah berada di posisi yang benar tidak perlu diperiksa lagi. Ini berarti setiap lintasan baru akan memeriksa satu elemen lebih sedikit dari lintasan sebelumnya.
• Berhenti Ketika Tidak Ada Penukaran: Algoritma akan berhenti ketika sebuah lintasan lengkap berhasil dilalui tanpa adanya penukaran sama sekali. Ini menandakan bahwa daftar sudah sepenuhnya terurut.

Contoh Ilustratif

Misalkan kita memiliki daftar angka yang belum terurut: [5, 1, 4, 2, 8]. Kita akan mengurutkannya secara naik menggunakan Bubble Sort.

Lintasan 1:

• Bandingkan 5 dan 1. Tukar. Daftar menjadi: [1, 5, 4, 2, 8]
• Bandingkan 5 dan 4. Tukar. Daftar menjadi: [1, 4, 5, 2, 8]
• Bandingkan 5 dan 2. Tukar. Daftar menjadi: [1, 4, 2, 5, 8]
• Bandingkan 5 dan 8. Tidak perlu tukar. Daftar tetap: [1, 4, 2, 5, 8]

Setelah lintasan 1, angka terbesar (8) sudah berada di posisi terakhir.

Lintasan 2:

• Bandingkan 1 dan 4. Tidak perlu tukar. Daftar tetap: [1, 4, 2, 5, 8]
• Bandingkan 4 dan 2. Tukar. Daftar menjadi: [1, 2, 4, 5, 8]
• Bandingkan 4 dan 5. Tidak perlu tukar. Daftar tetap: [1, 2, 4, 5, 8]

Kita tidak perlu membandingkan hingga akhir, karena elemen terakhir (8) sudah pasti pada tempatnya.

Lintasan 3:

• Bandingkan 1 dan 2. Tidak perlu tukar. Daftar tetap: [1, 2, 4, 5, 8]
• Bandingkan 2 dan 4. Tidak perlu tukar. Daftar tetap: [1, 2, 4, 5, 8]

Lintasan 4:

• Bandingkan 1 dan 2. Tidak perlu tukar. Daftar tetap: [1, 2, 4, 5, 8]

Karena pada lintasan terakhir tidak ada penukaran yang terjadi, algoritma berhenti. Daftar sekarang terurut: [1, 2, 4, 5, 8].

Implementasi Sederhana dalam Pseudocode

    fungsi bubbleSort(array) {
        n = panjang(array)
        ulang sebanyak n-1 kali {
            swapped = false
            untuk i dari 0 sampai n-2 {
                jika array[i] > array[i+1] {
                    // Tukar array[i] dan array[i+1]
                    temp = array[i]
                    array[i] = array[i+1]
                    array[i+1] = temp
                    swapped = true
                }
            }
            // Jika tidak ada penukaran pada lintasan ini, array sudah terurut
            jika swapped == false {
                berhenti
            }
        }
        kembalikan array
    }
        

Kelebihan dan Kekurangan Bubble Sort

Kelebihan:

• Sederhana: Sangat mudah dipahami dan diimplementasikan, menjadikannya pilihan yang bagus untuk pembelajaran konsep pengurutan.
• Efektif untuk Data Hampir Terurut: Jika daftar sudah hampir terurut, Bubble Sort dapat berjalan cukup cepat karena mungkin hanya memerlukan sedikit penukaran.
• Tidak Memerlukan Ruang Tambahan: Bubble Sort adalah algoritma in-place, artinya ia tidak memerlukan memori tambahan yang signifikan selain untuk variabel sementara yang digunakan saat menukar elemen.

Kekurangan:

• Tidak Efisien untuk Data Acak Besar: Kinerja Bubble Sort menurun drastis seiring dengan bertambahnya ukuran data yang tidak teratur. Kompleksitas waktunya adalah O(n^2) dalam kasus terburuk dan rata-rata, yang sangat buruk untuk kumpulan data besar.
• Lambat: Dibandingkan dengan algoritma pengurutan lain seperti Merge Sort, Quick Sort, atau Heap Sort, Bubble Sort secara signifikan lebih lambat untuk kumpulan data berukuran sedang hingga besar.

Meskipun tidak praktis untuk aplikasi produksi yang membutuhkan kinerja tinggi, pemahaman Bubble Sort memberikan dasar yang kokoh untuk mempelajari bagaimana algoritma pengurutan bekerja.

Kapan Menggunakan Bubble Sort?

Dalam praktiknya, Bubble Sort jarang digunakan untuk mengurutkan data dalam jumlah besar di lingkungan produksi karena inefisiensinya. Namun, ia masih relevan dalam beberapa skenario:

• Tujuan Edukasi: Seperti yang disebutkan, ini adalah alat pengajaran yang sangat baik.
• Data Kecil: Untuk daftar yang sangat kecil (misalnya, kurang dari 10-15 elemen), perbedaan kinerja antara Bubble Sort dan algoritma yang lebih kompleks mungkin tidak signifikan, dan kesederhanaannya bisa menjadi keuntungan.
• Verifikasi: Kadang-kadang digunakan untuk memverifikasi kebenaran algoritma pengurutan lainnya pada kumpulan data kecil karena mudah dilacak.

Kesimpulan

Bubble Sort adalah salah satu algoritma pengurutan paling dasar. Ia bekerja dengan membandingkan elemen yang berdekatan dan menukarnya jika urutannya salah, berulang kali, hingga seluruh daftar terurut. Meskipun kelemahannya dalam hal efisiensi untuk data besar menjadikannya kurang cocok untuk aplikasi dunia nyata yang performatif, kesederhanaannya membuatnya menjadi titik awal yang sangat baik untuk memahami prinsip-prinsip pengurutan dalam ilmu komputer.