버블 정렬(Bubble Sort) 알고리즘

개요

버블 정렬(Bubble Sort)은 가장 간단하고 직관적인 정렬 알고리즘 중 하나로, 인접한 두 원소를 비교하여 큰 값을 뒤로 보내는 방식으로 동작한다. 반복적으로 배열을 순회하며 작은 값을 앞쪽으로, 큰 값을 뒤쪽으로 '버블처럼' 이동시키는 방식에서 그 이름이 유래되었다. 구현이 쉬워 교육용으로 자주 사용되며, 소규모 데이터나 정렬이 거의 완료된 배열에 적합하다.

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1. 개념 및 정의

버블 정렬은 인접한 두 값을 반복 비교하고, 순서가 잘못된 경우 교환(swap)하여 정렬하는 방식이다. 전체 배열을 여러 번 순회하면서 가장 큰 값을 맨 끝으로 보내고, 점점 정렬 범위를 줄여나간다.

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2. 동작 원리

단계	설명
1	첫 번째 요소부터 인접한 두 값을 비교
2	큰 값을 오른쪽으로 교환
3	배열 끝까지 반복 후, 가장 큰 값이 맨 뒤로 이동
4	다음 라운드는 마지막 요소 제외하고 반복
5	더 이상 교환이 없으면 정렬 완료

각 순회마다 '가장 큰 수'가 뒤로 가면서 정렬된다.

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3. 파이썬 구현 예시

def bubble_sort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n):
        swapped = False
        for j in range(0, n - i - 1):
            if arr[j] > arr[j + 1]:
                arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]
                swapped = True
        if not swapped:
            break
    return arr

# 사용 예시
print(bubble_sort([5, 1, 4, 2, 8]))

불필요한 비교를 줄이기 위해 swapped 플래그를 사용한다.

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4. 시간 및 공간 복잡도

케이스	시간 복잡도
최선 (이미 정렬된 경우)	O(n)
평균	O(n²)
최악 (역순 정렬)	O(n²)

• 공간 복잡도: O(1) (제자리 정렬, in-place)

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5. 특징 및 장단점

항목	설명
구현 난이도	매우 쉬움, 학습용으로 적합
안정 정렬 여부	O (동일 값의 순서 유지)
메모리 효율	O (in-place 정렬)
속도	느림, 효율성 낮음
실전 활용도	낮음 (대규모 데이터에는 부적합)

정렬 성능보다는 '정렬 원리 이해'에 초점이 맞춰진 알고리즘이다.

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6. 시각적 예시 (간단 배열)

초기 배열: [5, 1, 4, 2, 8]

• 1회차: [1, 4, 2, 5, 8] → 8 가장 뒤로 이동
• 2회차: [1, 2, 4, 5, 8]
• 3회차: 정렬 완료, 더 이상 swap 없음 → 종료

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7. 다른 정렬 알고리즘과 비교

알고리즘	평균 시간 복잡도	안정 정렬	실용성
버블 정렬	O(n²)	O	낮음
삽입 정렬	O(n²)	O	작은 배열에 적합
병합 정렬	O(n log n)	O	안정적, 빠름
퀵 정렬	O(n log n)	X	매우 빠름 (불안정)

버블 정렬은 가장 느리지만, 구현과 개념이 가장 단순하다.

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8. 활용 사례

분야	활용 예시
교육용	정렬 원리 학습, 시각화 애니메이션
테스트용	알고리즘 기본기 테스트
실험적 분석	다른 정렬 알고리즘과의 비교 분석

실무보다는 알고리즘 입문용, 강의, 시각화 콘텐츠에서 자주 사용된다.

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9. 결론

버블 정렬은 비교 기반 정렬 알고리즘의 기초 개념을 이해하기에 가장 적합한 알고리즘이다. 효율은 낮지만 구현이 매우 쉬워, 정렬의 기본 원리를 학습하고 비교 정렬의 작동 방식을 익히는 데 유용하다. 실무에서는 잘 사용되지 않지만, 알고리즘 학습을 시작하는 모든 개발자에게 꼭 필요한 입문 정렬 알고리즘이다.