Javaで学ぶバブルソート：初心者向け徹底解説

プログラミングの学習を始めると必ず出会う「ソートアルゴリズム」。その中でもバブルソートは、仕組みがシンプルで初心者に最適なアルゴリズムです。データの並べ替えは、効率的なデータ処理や検索の基本となるため、ぜひ学んでおきたい技術です。本記事では、バブルソートの概要とJavaでの実装方法を初心者向けにわかりやすく解説します。

バブルソートとは？
1. バブルソートの特徴
  1. メリット
  2. デメリット
バブルソートの動作
バブルソートのJava実装
1. 実行結果
2. コードのポイント
バブルソートの使いどころ
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まとめ

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ながら順序を入れ替えていくソートアルゴリズムです。最も大きい（または小さい）要素が順に末尾に移動していく様子が「泡（バブル）」のように見えることから名付けられました。

バブルソートの特徴

メリット

実装が簡単: アルゴリズムの流れが直感的でわかりやすい。
小規模データに適している: データ量が少ない場合には十分実用的。

デメリット

効率が悪い: 時間計算量は O(n2)O(n^2)O(n2) で、大量のデータには不向き。
他のアルゴリズムに比べ遅い: より効率的なアルゴリズム（例: クイックソート、マージソート）が存在する。

バブルソートの動作

配列の先頭から末尾まで、隣接する要素を比較します。
必要に応じて、要素を交換します（昇順の場合、小さい値が左側に来るように）。
一回のループで最も大きい（または小さい）値が末尾に移動します。
配列がソートされるまでこの処理を繰り返します。

バブルソートのJava実装

以下に、バブルソートをJavaで実装した例を示します。

public class BubbleSort {
    // バブルソートのメソッド
    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        int n = arr.length; // 配列の長さ
        boolean swapped; // 要素の交換が行われたかを記録するフラグ

        // 配列を複数回ループ
        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
            swapped = false; // 初期化

            // 現在の範囲内で隣接要素を比較
            for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    // 要素を交換
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;

                    swapped = true; // 交換が行われた
                }
            }

            // 交換が行われなかった場合、ソート済みと判断し終了
            if (!swapped) break;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // ソート対象の配列
        int[] data = {5, 1, 4, 2, 8};

        System.out.println("ソート前:");
        for (int num : data) {
            System.out.print(num + " ");
        }

        // バブルソートを実行
        bubbleSort(data);

        System.out.println("\nソート後:");
        for (int num : data) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

実行結果

ソート前:
5 1 4 2 8
ソート後:
1 2 4 5 8

コードのポイント

入れ替え処理:javaコードをコピーするint temp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = temp; 隣接要素の比較結果に基づき、要素を交換します。
早期終了の最適化:javaコードをコピーするif (!swapped) break; 交換が発生しない場合、すでに配列がソート済みと判断しループを終了します。
範囲の縮小: 外側ループのたびに末尾の要素が確定するため、内側ループの範囲を徐々に狭めています（n - i - 1）。