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

75089. История поселений Переволоцкого района Оренбургской области 353.5 KB
  И сами крепости и казачьи дома строились деревянными. Паллас указывает что в крепости построены казармы имеются дома для офицеров церковь и больше двухсот обывательских домов. Спустя несколько лет строили дома. Первые поселенцы строили деревенские дома из леса которого было достаточно по берегам речек.
75091. Обыкновенное чудо – поваренная соль 293 KB
  История появления соли. Изучение влияния поваренной соли на здоровье человека и применение ее в хозяйстве. Советы по использованию соли. Предмет исследования: свойства и применение поваренной соли.
75092. БУДЕТ ЛИ КОНЕЦ СВЕТА? 492 KB
  В библейских описаниях не однократно упоминается об апокалипсисе, как о неминуемом событии, настигнувшем человечество в момент его полного совершенства. С древних времен люди трактовали конец света по-разному, со временем добавляя или изменяя те или иные формулировки.
75093. История одного музейного экспоната 108 KB
  Все части и соединения противника длительное время находились в обороне и были всесторонне подготовлены к ведению боевых действий в специфических условиях Крайнего Севера. В середине сентября войска вытеснили из нейтральной зоны мелкие группы противника и к концу месяца...
75095. Родословная моей семьи 791 KB
  Цель моей работы: изучить значение фамилий моего генеалогического древа, узнать как жили, чем занимались мои предки, кем они были по профессии. Задачи: выяснить, кто является моими предками; установить, где они проживали и чем занимались; изучить их биографию, значение фамилий моего рода.