69893

Алгоритми сортування даних в оперативній пам’яті

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Під сортуванням розуміють процес перестановки об’єктів даної множини в певному порядку. Мета сортування – полегшити подальший пошук елементів у відсортованій множині. В цьому значенні сортування присутнє майже у всіх задачах обробки інформації.

Украинкский

2014-10-12

59.5 KB

4 чел.

Лабораторна робота №3

Тема. Алгоритми сортування даних в оперативній пам'яті

Мета: ознайомитися з основними методами сортування даних.

Професійна спрямованість: дана лабораторна робота є складовою частиною професійної підготовки фахівця з інформатики до роботи.

Теоретичні питання (план)

  1.  Поняття та види сортування.
  2.  Методи внутрішнього сортування.
  3.  Порівняння алгоритмів сортування.

Хід виконання роботи

  1.  Ознайомтеся з основними теоретичними відомостями.
  2.  Згідно номеру свого варіанту оберіть умову задачі.
  3.  Побудувати блок-схему.
  4.  Провести аналіз складності алгоритму.

Теоретичні відомості

Під сортуванням розуміють процес перестановки об'єктів даної множини в певному порядку. Мета сортування – полегшити подальший пошук елементів у відсортованій множині. В цьому значенні сортування присутнє майже у всіх задачах обробки інформації. З сортуванням пов'язано багато фундаментальних прийомів побудови алгоритмів, які і будуть нас цікавити в першу чергу. На прикладі сортування ми переконуємося в необхідності порівняльного аналізу алгоритмів. Залежність вибору алгоритмів від структури даних – явище досить часте, а у випадку сортування вона настільки сильна, що методи сортування зазвичай поділяються на дві категорії:

сортування  масивів (внутрішнє сортування)

сортування файлів (зовнішнє сортування).

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ

ДАНО   

ПОТРІБНО  

ЗВ'ЯЗОК  

і послідовність є перестановкою початкової послідовності.

Основна вимога до методів внутрішнього сортування – економне використання пам'яті. Це означає, що переупорядкування елементів треба виконувати на тому ж місці.

Методи внутрішнього сортування можна розбити на чотири основні класи залежно від прийому, що лежить в їх основі:

сортування включенням(вставкою);

сортування вибором;

сортування обміном;

розділенням.

СОРТУВАННЯ ВКЛЮЧЕННЯМ. Цей метод полягає в тому, що на кожному кроці  беруть i-ий елемент послідовності і передають його в готову відсортовану частину послідовності, вставляючи його на своє місце. Алгоритм сортування включенням виглядає таким чином:

FOR I := 2 TO N DO

   BEGIN X := а[I];

      <вставить X на відповідне місце в а[1],a[2],...,a[I]>

   END

СОРТУВАННЯ ВИБОРОМ. Цей метод базується на наступному правилі. Вибирається мінімальний (максимальний) елемент послідовності і обмінюється з першим елементом послідовності. Очевидно, один елемент при цьому стане на своє місце у відсортованій частині послідовності. Далі все вище викладене треба повторити в не відсортованій частині послідовності і т.д.

FOR I = 1 TO N-1 DO

BEGIN

<присвоїти К індекс найменшого елемента з а[I]...а[N]>

<поміняти місцями а[I] і а[K]>

END

СОРТУВАННЯ ОБМІНОМ. Алгоритм обміну заснований на принципі порівняння і обміну пари сусідніх елементів до тих пір, поки не будуть відсортовані всі елементи. Як приклад розглянемо сортування методом бульбашки.

FOR I:= 2 TO N DO

FOR J:= N DOWNTO I DO

IF а[J-1]> а[J] THEN

BEGIN X := а[J-1]; а[J-1]:= а[J]; а[J]:= X  END

СОРТУВАННЯ РОЗДІЛЕННЯМ. Алгоритм розділенням заснований на розбитті послідовності на дві підпослідовності за деяким правилом. При цьому кожна з них може не бути впорядкованою, але послідовне застосування вказаного правила призводить до впорядкованості послідовності. Прикладом цього класу алгоритмів є алгоритм швидкого сортування.

Procedure quicksort(S);

begin

if  <S містить один елемент> then <повернути S>

else begin <выбрать довільний елемент а з S>;

<нехай S1,S2  і S3  - послідовності елементів з S, відповідно менших, рівних і більших a>;

<повернути quicksort(S1), потім S2, потім quicksort(S3)>

end

end

Варіанти завдань

Завдання 1

Відповідно до свого варіанту реалізувати алгоритм сортування в цілочисельному масиві. Будь-яким способом заповнити елементи масиву значеннями.

Алгоритми сортування

Алгоритми сортування

1.

1) Бульбашкове; 2) Швидке.

8.

1) Бульбашкове; 2) Вставками.

2.

1) Вибором; 2) Шелла.

9.

1) Вставками; 2) Вибором.

3.

1) Вставками; 2) Швидке.

10.

1) Шейкерне; 2) Вставками.

4.

1) Бульбашкове; 2) Шелла.

11.

1) Шейкерне; 2) Шелла.

5.

1) Вибором; 2) Швидке.

12.

1) Швидке; 2) Шейкерне.

6.

1) Вставками; 2) Шелла.

13.

1) Шелла; 2) Швидке.

7.

1) Вибором; 2) Бульбашкове.

14.

1) Вибором; 2) Шейкерне.

Побудуйте блок-схему алгоритму.

Завдання 2

Провести аналіз складності алгоритмів сортування із завдання 1, для цього включити в алгоритм підрахунок числа базових операцій (порівняння і обміну) і обчислення часу роботи програми на даному масиві. Результати представити в табличній формі запису.

Рекомендована література

Базова

  1.  Ахо А.В. Структуры данных и алгоритмы / Ахо А.В., Хопкрофт Д.Э., Ульман Д.Д./ М: Вильямс, 2003.— 384 с.
  2.  Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных. — М.: Мир, 1989. — 360 с.

Зміст звіту

Тема роботи; умова задачі; реалізація алгоритмів сортування; блок-схема алгоритму;  табличне представлення аналізу складності алгоритмів сортування; висновки за результатами розв’язання.

Контрольні запитання

  1.  Що таке «сортування»?
  2.  Скільки існує груп алгоритмів сортування?
  3.  Скільки існує алгоритмів сортування?
  4.  За якими ознаками характеризуються алгоритми сортування?
  5.  Що потрібно враховувати при виборі алгоритму сортування?
  6.  Який алгоритм сортування вважається найпростішим?
  7.  Який алгоритм сортування вважається найефективнішим?
  8.  Що означає поняття «швидкість сортування»?
  9.  В чому полягає метод бульбашкового сортування?
  10.  В чому полягає метод сортування вибором?
  11.  В чому полягає метод сортування вставками?
  12.  В чому полягає метод сортування розділенням?
  13.  В чому полягає метод швидкого сортування?
  14.  В чому полягає метод сортування Шелла?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11277. Определение коэффициентов трения качения и трения скольжения с помощью наклонного маятника 7.79 MB
  Лабораторная работа Определение коэффициентов трения качения и трения скольжения с помощью наклонного маятника Цель работы: определение коэффициентов трения качения и трения скольжения. Оборудование: измерительная установка секу
11278. Определение ускорения свободного падения на машине Атвуда 258 KB
  Определение ускорения свободного падения на машине Атвуда. Указания содержат краткое описание рабочей установки и методику определения ускорения свободного падения с помощью машины Атвуда. Методические указания предназначены для студентов инженерных специально
11279. ОПРЕДЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАВНОПЕРЕМЕННОГО ДВИЖЕНИЯ 178 KB
  ОПРЕДЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАВНОПЕРЕМЕННОГО ДВИЖЕНИЯ Цель работы: 1 измерить основные кинематические характеристики равнопеременного поступательного и вращательного движений; 2 познакомиться с методами обработки прямых и косвенных измерений. Обо...
11280. Изучение внешнего фотоэффекта, Световой поток 380.5 KB
  Световой поток – это физическая величина, определяемая оптической мощностью излучения по вызываемому им световому ощущению (по его действию на селективный приемник света с заданной спектральной чувствительностью); измеряется в люменах (лм)...
11281. Определение концентрации раствора сахара при помощи сахариметра 340 KB
  Определение концентрации раствора сахара при помощи сахариметра. Методические указания содержат краткое описание процесса распространения линейно поляризованного света в оптически активных веществах. Методические указания предназначены для студентов инжене...
11282. Изучение законов теплового излучения 280.5 KB
  Изучение законов теплового излучения Указания содержат краткое описание законов теплового излучения и описание пирометрического метода измерения температуры раскаленных тел. Методические указания предназначены для студентов инженерных специальностей всех форм
11283. Изучение поляризации света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков 251 KB
  Изучение поляризации света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков Указания содержат краткое описание рабочей установки принцип действия гониометра и методику получения поляризованного света. Методические указания предназначены для студентов инже
11284. Изучение спектра атома водорода. Определение постоянной Ридберга 290 KB
  Изучение спектра атома водорода. Определение постоянной Ридберга Указания содержат краткие сведения о боровской теории водородоподобного атома спектральном методе исследования и порядок выполнения лабораторной работы. Методические указания предназначены для вып...
11285. Определение радиуса кривизны линзы с помощью колец Ньютона 260 KB
  Определение радиуса кривизны линзы с помощью колец Ньютона Указания содержат краткое описание рабочей установки и методики определения радиуса кривизны линзы. Методические указания предназначены для студентов инженерных специальностей всех форм обучения в ла