Kit Ciencia Y Arte: Ordenando Listas (Bubble Sort)

En el mundo de las ciencias de la computación, saber ordenar listas es como saber escribir. Es una buena manera de ver como los algoritmos son una manera de hacer las cosas en una computadora, y que la forma directa de hacer algo no es la mejor en una computadora. Acá explico uno de los algoritmos más cnocidos de comutación que es el "Bubble Sort", y explicaré con detalle en que consiste

Este Instructable, consideraría que es AVANZADO, pero no hay nada como los retos difíciles, así que si no eres experto o experta no importa, haz el intento igual...

Hoy en día usamos la computadora en todas las cosas. Los teléfonos hoy en día son prácticamente super computadoras. Mientras las computadoras toman datos, se construyen listas de datos. Una lista de datos es un conjunto de datos como este:

{Tomás, Abraham Carolina, Matias, Maria, Marcela}

Es una lista de nombres. Ahora bien, en muchas ocasiones, necesitamos ordenarlos, es decir acomodar la lista en un orden particular, por ejemplo de mayor a menor o viceversa, o en orden alfabético.

¿Porqué ordenarlos? Veamos el ejemplo de la lista de nombres de la imagen. Es una lista larga, si les pido busquen el nombre IRENE, en ¿cual lista es más fácil? en la ¿ordenada verdad? bueno por eso mismo ordenar listas de datos es algo extremadamente importante en una computadora, pera luego poder usar los datos de forma efectiva.

¿Cómo los ordeno? pasemos al siguiente paso

Si tengo una lista de números, o nombres, ¿Cómo las puedo ordenar? Existen muchas maneras de hacerlo, acá les voy a explicar la que se llama "Bubble Sort", no es de las más rápidas, de hecho puede que sea de las peores, pero si es un buen ejemplo de como una idea se escribe como un algoritmo, y luego se escribe como un programa de computadora. Además, creo que ve super bonito en el circuit playground.

La Idea

La idea del Bubble Sort, es la de burbujas flotando, si ha dos burbujas y una es más grande que la otra, la más liviana pasa a la más pesada, y así se van acomodando... es muy similar a tener una caja de piedras de diferentes tamaños, si las sacudo por suficiente tiempo, las más pesadas se van al fondo y las livianas se quedan arriba.

El Algoritmo

Los pasos del algoritmos son:

1. Tenemos una lista de 1 a n elementos
2. Comenzar por el 1
3. Preguntar si el número en la posición actual es mayor que el de la posición siguiente
4. Si es mayor cambiarlos, sino, dejarlos igual
5. Mover una posición
6. Si es el n, entonces marcar n-1 cómo el último y volver a 2
7. Sino, Volver a 3
8. Si el marcado como último es igual al primero, entonces terminar

En Acción

Como ven a veces escribir un algoritmo es algo confuso, por eso vean el video explico cual es el concepto y funcionamiento detrás del algoritmo con un ejemplo sencillo.

El Código básico

Veamos primero una versión del algoritmo, sin agregarla nada de luces o sonido:

byte numbers[9];//Arreglo que contiene los numeros
int i, j;//Iteradores

<p>//Algoritmo bubbleSort</p>void loop() {
  for (i = 0; i <= 9 ; i++) {
    for (j = 0; j <= 9 - i; j++) {
      if (numbers[j] <= numbers[j + 1]) {
        //cambia posición de números
        float f = numbers[j];
        numbers[j] = numbers[j + 1];
        numbers[j + 1] = f;
      }
    }
  }
}

Como ven primero creamos un arreglo de byte, en este caso lo llamamos numbers[9]. Es un arreglo de 10 números (de 0 a 9), de numero tipo byte. Tambi'en creamos dos iteradores i y j. Estos son los que vana recorrer el arreglo.

En el loop principal, vean las línea:

for (i = 0; i <= 9 ; i++){
  for (j = 0; j <= 9 - i; j++) { 
 }
}

Que i recorre todo el arreglo de 0 a 9. Dentro de esta j, noten como va de 0 a 9-i. Es decir, primero va de 0 a 9, luego de 0 a 9-1, luego de 0 a 9-2. Esto porque como se ve en el video, por cada iteración sabemos que el ultimo numero ya es el mayor.

Dentro de esos iteradores, se hace la pregunta:

if (numbers[j] <= numbers[j + 1])

Es decir si el siguiente es menor o igual entonces debemos cambiarlo. Para cambiarlo hay que hacer un "swap" es decir tomar el valor del arreglo, guardarlo en una variable temporal, asignárle el nuevo valor, y luego en temporal al la siguiente posición del arreglo. Vánlo en estas trés líneas de código:

float f = numbers[j]; //temporal
numbers[j] = numbers[j + 1];
numbers[j + 1] = f;

Descargar el Circuit Playground

El código completo en Github, incluye todo lo necesario para generar un nuevo arreglo aleatorio con números de 0 a 255, y para usar el numero como cantidad de rojo, para prender los LEDs. Ustedes lo pueden modificar para que haga más cosas como sonidos, etc.

En el video además le agregué sonido, eso se los dejo de reto a ustedes.

Retos

1. Agregar sonido
2. Programar otros algoritmos de ordenamiento (Quick Sort, Merge Sort)
3. Medir que tan rápido resuelve e arduino, colocando cada vez más elementos en el arreglo y medir cuanto tarda, ¿Es lineal?