Визуализация алгоритмов сортировки: пузырьковая сортировка

Опубликовано: 13 Января, 2022

Человеческий мозг может легко обрабатывать визуальные эффекты, несмотря на длинные коды для понимания алгоритмов. В этой статье визуализация пузырьковой сортировки была реализована с использованием библиотеки graphics.h . Как мы все знаем, пузырьковая сортировка меняет местами соседние элементы, если они не отсортированы, и, наконец, более крупный смещается к концу массива на каждом проходе. Иногда становится трудно проанализировать данные вручную, но после графического построения их намного легче понять, как показано на рисунке ниже.

Подход:

Даже сравнение двух типов наборов данных с числами также затруднено, если размер массива большой.
Графическое представление чисел, распределенных случайным образом, и чисел, отсортированных в обратном порядке , показано ниже.
Белая линия используется для обозначения длины числа (9 представлены 9 пикселями по вертикали вверх), а его положение представляет его индекс в массиве.
Графически сортировку можно показать, просто поменяв местами строки.
Поскольку мы меняем местами числа в пузырьковой сортировке, можно использовать другую цветовую линию, чтобы увидеть текущий индекс в массиве (здесь зеленый цвет).
Здесь delay () можно увеличить, чтобы увидеть переход на графике.

Примеры:


 Случайный массив


 Обратно отсортированный массив

Используемые предопределенные функции:

setcurrentwindow (): функция, которая используется для установки размера текущего окна.
setcolor (n): функция, которая используется для изменения цвета курсора путем изменения значения n.
delay (n): функция, которая используется для задержки программы на n миллисекунд. Используется для замедления скорости переходов.
line (x1, y1, x2, y2): функция, которая используется для рисования линии от точки (x1, y1) до точки (x2, y2). (0, 0) - левый верхний угол экрана, а нижний правый - (n1, n2), где n1, n2 - ширина и высота текущего окна. Есть и другие рисунки, которые можно применить к этой строке с помощью setcolor () .

Below is the program to visualize the Bubble Sort algorithm:

Implementation

// C++ program for visualization of bubble sort
  
#include "graphics.h"
#include <bits/stdc++.h>
  
using namespace std;
  
// Initialize the size
// with the total numbers to sorted
// and the gap to be maintained in graph
vector<int> numbers;
int size = 200;
int gap = 4;
  
// Function for swapping the lines graphically
void swap(int i, int j, int x, int y)
{
    // Swapping the first line with the correct line
    // by making it black again and then draw the pixel
    // for white color.
  
    setcolor(GREEN);
    line(i, size, i, size - x);
    setcolor(BLACK);
    line(i, size, i, size - x); 
    setcolor(WHITE);
    line(i, size, i, size - y); 
  
    // Swapping the first line with the correct line
    // by making it black again and then draw the pixel
    // for white color.
    setcolor(GREEN);
    line(j, size, j, size - y);
    setcolor(BLACK);
    line(j, size, j, size - y);
    setcolor(WHITE);
    line(j, size, j, size - x);
}
  
// Bubble sort function
void bubbleSort()
{
    int temp, i, j;
  
    for (i = 1; i < size; i++) {
        for (j = 0; j < size - i; j++) {
            if (numbers[j] > numbers[j + 1]) {
                temp = numbers[j];
                numbers[j] = numbers[j + 1];
                numbers[j + 1] = temp;
  
                // As we swapped the last two numbers
                // just swap the lines with the values.
                // This is function call
                // for swapping the lines
                swap(gap * j + 1,
                     gap * (j + 1) + 1,
                     numbers[j + 1],
                     numbers[j]);
            }
        }
    }
}
  
// Driver program
int main()
{
  
    // auto detection of screen size
    int gd = DETECT, gm;
    int wid1;
  
    // Graph initialization
    initgraph(&gd, &gm, NULL);
  
    // setting up window size (gap*size) * (size)
    wid1 = initwindow(gap * size + 1, size + 1);
    setcurrentwindow(wid1);
  
    // Initializing the array
    for (int i = 1; i <= size; i++)
        numbers.push_back(i);
  
    // Find a seed and shuffle the array
    // to make it random.
    // Here  different type of array
    // can be taken to results
    // such as nearly sorted, already sorted,
    // reverse sorted to visualize the result
    unsigned seed
        = chrono::system_clock::now()
              .time_since_epoch()
              .count();
  
    shuffle(numbers.begin(),
            numbers.end(),
            default_random_engine(seed));
  
    // Initial plot of numbers in graph taking
    // the vector position as x-axis and its
    // corresponding value will be the height of line.
    for (int i = 1; i <= gap * size; i += gap) {
        line(i, size, i, (size - numbers[i / gap]));
    }
  
    // Delay the code
    delay(200);
  
    // Call sort
    bubbleSort();
  
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        cout << numbers[i] << " ";
    }
    cout << endl;
  
    // Wait for sometime .
    delay(5000);
  
    // Close the graph
    closegraph();
  
    return 0;
}

Output:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 
33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 
62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 
91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 
115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 
137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 
159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 
181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200

Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Освойте все важные концепции DSA с помощью самостоятельного курса DSA по приемлемой для студентов цене и будьте готовы к работе в отрасли. Чтобы завершить подготовку от изучения языка к DS Algo и многому другому, см. Полный курс подготовки к собеседованию .

Если вы хотите посещать живые занятия с отраслевыми экспертами, пожалуйста, обращайтесь к Geeks Classes Live и Geeks Classes Live USA.

Алгоритмы Структуры данных

Визуализация алгоритмов сортировки: пузырьковая сортировка

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СТАТЬИ