数据结构实验教学中排序算法的动态演示doc

　　数据结构实验教学中排序算法动态演示“算法与数据结构”是计算机科学与技术学科中一门十分重要专业基础课程与专业核心课程[1]。在计算机科学与技术学科各个分支学科领域中,都要求具备良好算法与数据结构基础[2]。“排序及基本算法”是算法与数据结构课程一个重要组成部分,是信息检索、数据处理基础,在整个计算机科学与技术领域上被广泛应用。作为数据结构课程教学重点与难点之一,用传统静态课堂讲授方式很难将排序算法执行过程生动动态演示出来,教学效果收效甚微。所以有必要在实验教学过程中,对排序加以动态演示,可以使学生更好理解排序概念与各种排序算法思想方法,掌握各种不同排序基本算法,更加直观看出各种排序算法排序过程与运行效率,达到学以致用与灵活运用各种排序算法。 1排序与排序算法排序就是将一组无序数据元素序列重新排列整理成为一个有序数据元素序列过程。排序是数据处理中重要运算,应用十分广泛,在计算机科学与技术学科中扮演着非常重要角色[3]。排序算法种类繁多,但是没有一种排序算法是可以通用,即任何情况下都能保持最快排序速度。排序算法效率高低会对程序实现应用问题求解复杂度产生直接影响。因此我们必须根据需要处理数据特点与不同应用环境来选择适合排序算法。最基础最常用排序算法有五类:插入排序、选择排序、交换排序、归并排序与基数排序,其他排序算法基本上都是在这五类基础排序算法思想方法基础上改进与优化。插入排序基本方法是每次将一个待排序数据元素按照其大小插入到前面已经排好序部分数据序列中适当位置,直到全部数据元素插完,整个数据序列已排好序为止[4]。插入排序主要包括最简单直接插入排序与希尔排序两种,还有其他在直接插入排序基础上改进插入排序算法[5]。交换排序基本方法是两两比较待排序数据元素大小,根据比较结果交换那些不满足顺序要求数据元素对,直到全部待排序数据元素都已满足顺序要求没有再需要交换时为止。交换排序主要包括冒泡排序与快速排序[5]。归并排序是采用分治法一个非常典型应用。其基本思想是将一些已经排好序子数据元素序列进行合并,得到已经排好序更大子数据元素序列,这种过程一直进行下去,从而得到一个完整有序数据元素序列。即先使每个子数据元素序列中数据元素有序,再使子数据元素序列之间也有序逐步扩张有序子数据元素序列方法。 2排序算法动态演示系统 ,其基本要求是对教学内容中五类基本排序算法都能够起到辅助教学作用,尤其是希尔排序、快速排序、堆排序、归并排序与基数排序几种重要有一定难度算法不可缺失;对每一种排序算法排序过程中数据元素动态变化过程要能够动态显示,直观生动动态显示有助于学生加深理解与掌握算法基本思想,巩固课堂教学效果。本文介绍排序实验演示系统结构简单,主要功能为演示所选择排序算法动态执行过程以及实现相应算法JAVA语言程序代码显示。功能结构如图1所示。图1功能结构由于排序演示系统是为了辅助算法与数据结构课程中实验教学,所以系统环境仅需普通实验课机房微机与基本系统及软件配置。本校数据结构课程实验环境为:联想启天M430E,英特尔奔腾G850处理器,,内存2G;MicrosoftWindowsXP,JavaSEDevelopmentKit(JDK)。