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

66550. Исследование дополнительных режимов работы беспроводного оборудования с применением антенно-фидерного оборудования 52 KB
  Цель работы: исследовать зоны покрытия электромагнитных волн антенн и антенно-фидерное оборудование. I.Исследование штатной антенны точки доступа DWL-2100AP 1.Включаем точки доступа DWL-G132 и DWL-2100AP 2.Выбираем внешнюю или внутреннюю антенны у DWL-2100AP...
66551. ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИФАЗНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА ПРИ 3’ЄДНАННІ СПОЖИВАЧІВ ЗІРКОЮ 1.01 MB
  Дослідити і вивчити режими роботи та властивості трифазних електричних кіл при з’єднанні фаз споживачів зіркою з нейтральним проводом і без нього. Перевірити співвідношення між фазними і лінійними напругам та струмами.
66552. Нейро-нечіткі мережі для поданя і обробки знань 102.15 KB
  Нейрониі мережі, наприклад, є зручними для задач розпізнавання образів, але дуже незручні для пояснення, як вони таке розпізнавання здійснюють. Вони можуть автоматично здобувати знання, але процес їхнього навчання найчастіше відбувається досить повільно
66553. Діагностика ПК POST-картами 140 KB
  Мета: Навчитися проводити діагностику ПК за допомогою POSTкартами Одним з найпростіших і ефективніших способів діагностики стану материнських плат при технічному обслуговуванні і ремонті персональних комп'ютерів є використання результатів виконання спеціальної процедури...
66554. Освоение технологии структурного программирования и применения стандартных методов работы с двумерными массивами при разработке и создании программы на языке Турбо Паскаль 130.5 KB
  Цели работы: Освоение методики нисходящей разработки (проектирования) программы методом пошаговой детализации с помощью псевдокода при решении задач с помощью ПК. Освоение методов структурного программирования при разработке и создании программы на языке Турбо Паскаль для обработки двумерных массивов.
66555. Работа с терминалом. Управление процессами. Взаимодействие процессов: каналы 50.5 KB
  Цель работы - изучение механизмов управления устройствами ввода-вывода UNIX при помощи специальных файлов устройств, основных принципов управления процессами, способов создания и уничтожения процессов, механизмов планирования процессов...
66556. РАБОТА С ТЕРМИНАЛОМ. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОЦЕССОВ: КАНАЛЫ 32.29 KB
  Цель работы изучение механизмов управления устройствами ввода-вывода UNIX при помощи специальных файлов устройств основных принципов управления процессами способов создания и уничтожения процессов механизмов планирования процессов простейших видов взаимодействия процессов...
66557. Исследование схемы автоматического управления электроприводом в функции пути и времени 194 KB
  Цель работы – изучение схем управления электроприводом. Исследование режимов работы экспериментальной установки «Автоматизированное управление электроприводом в функции пути и времени».