冒泡排序的算法及其程序实现.docx
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冒泡排序的算法及其程序实现
冒泡排序的算法及其程序实现
浙江省慈溪中学施迪央
教学分析:
本节课是浙江教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《算法与程序设计》第二第3节以及第五章第3节的部分教学内容。
一组不长的数据(如5个),从小到大排序,对学生来说是一件容易的事情,但他们并不知道计算机是怎么实现排序的,同时他们也没见识过计算机对大量数据(如1000个)的排序。
学习排序有助于学生对计算机工作原理的认识。
冒泡排序对学生来说初次接触,但前面的枚举算法和解析算法的部分内容对学习排序有一定的帮助,如数组变量的定义及使用方法、双重循环的使用方法及特点以及如何通过键盘输入一批数据(即text1_keypress()事件)在前面都已涉及,冒泡排序的学习又可以巩固前面的知识。
关于冒泡排序的算法及程序实现我安排了3个课时,本案例是在教室内完成的2节随堂课,第3课时安排学生上机实践:
对键盘输入的一批数据进行冒泡排序。
教学目标:
1、知识与技能:
了解排序及冒泡排序的概念及特点
掌握冒泡排序算法的原理
初步掌握冒泡排序的程序实现
2、过程与方法:
理解冒泡排序的分析过程,并初步掌握用冒泡排序算法来设计解决简单的排序问题
3、情感态度与价值观:
通过冒泡排序算法的分析过程,培养学生思维的严谨性以及用科学方法解决问题的能力
使学生深入理解计算机的工作原理,激发了学生学习程序兴趣。
教学重点:
冒泡排序算法的原理
教学难点:
分析冒泡排序的实现过程
教学策略:
讲授法与探究法。
教师讲授、学生听讲,教师提问、学生动脑,层层深入,步步为营,一切水到渠成。
教学准备:
编写好手动输入一批的数据的冒泡排序的程序
编写好计算机自动生成数据的冒泡排序的程序
课堂中使用的教学课件
教学过程:
一、问题引入
问题一:
什么是排序?
所谓排序,把杂乱无章的一列数据变为有序的数据,比如7,3,4,8,1这五个数据从小到大排序,结果是1,3,4,7,8,我们很容易排出来。
那么电脑是怎么进行排序的呢?
问题二:
一批数据在VB中如何存储的?
比如如何存储六位裁判为一位运动员评出的分数?
用数组变量来存储一批类型、作用相同的数据,如分别用d
(1),d
(2),d(3),d(4),d(5),d(6)来存储六位裁判给出的分数。
问题三:
如果运动员的最后得分是从这6个分数中去掉最高分与最低分后的平均分,你认为怎么得到?
调整数组d中所有数据的存储位置,使最小的数据存储在d
(1)中,最大的数据存储在d(6)中,使所有数据满足:
d
(1)≤d
(2)≤d(3)≤d(4)≤d(5)≤d(6)
二、冒泡排序的算法及程序实现
1、冒泡排序(bubblesort)的思想
在一列数据中把较小的数据逐次向上推移的一种技术。
冒泡排序把待排序的n个元素的数组看成是垂直堆放的一列数据,从最下面的一个元素起,自下而上地比较相邻的两个元素中的数据,将较小的数据换到上面的一个元素中。
重复这一过程,直到处理完最后两个元素中的数据,称为一遍加工。
当第一遍加工完成时,最小数据已经上升到第一个元素位置。
然后对余下的n-1个元素重复上述处理过程,直至最后进行余下两个数据的比较和交换。
2、提出待排序的任务
有下面一组数据,7、3、4、8、1,用冒泡法(逐次向上推移)实现从小到大的排序,假如这5个数据分别用数组变量a的5个数组元素a
(1)、a
(2)、a(3)、a(4)、a(5)来存储
3、冒泡排序的算法及程序初步实现
(1)第一遍加工:
演示:
打开冒泡.swf,演示如下图1
图1
问题一:
最小数据1是如何进行逐次向上推移到达第一个数据位置的,即a
(1)=1?
演示如下图2:
第五位置(即a(5))的1与第四位置(即a(4))的8比较,交换;
第四位置(即a(4))的1与第三位置(即a(3))的4比较,交换;
前三位置(即a(3))的1与第二位置(即a
(2))的3比较,交换;
第二位置(即a
(2))的1与第一位置(即a
(1))的7比较,交换;
图2
说明:
当第五个位置的数据1从上升到第一个位置,称为第一遍加工
问题二:
第一遍加工的结果?
a
(1)=1,a
(2)~a(5)为无序区域。
问题三:
比较了几次?
交换了几次?
比较交换的条件是什么?
比较4次,交换4次,即相邻位置的两个数据比较,如果a(j) 问题五: 4次比较与交换,可以用VB的哪个算法模式来实现? 如何描述 For循环+If选择 fori=5to2step-1 ifa(i) nexti 根据代码解释: 最末位置的数据与前面相邻位置的数据发生比较,如果小于前面位置的数据,则交换;重复这一过程,直到处理完第二个位置的数据与第一个位置的数据为止,完成第一遍加工 问题六: 比较下面两组代码,你认为哪组好? 为什么? 第一组好,因为第一组更清楚表达第一遍的加工过程,也更易理解。 (2)第二遍加工(边提问边回答,边演示,如图3) 图3 问题一: 第二遍加工的数据区域为哪些? 过程是怎样的? 数据区域为a (2)~a(5)的无序的区域 第五个位置的8与第四位置的4发生比较,不交换;第四个位置的4与第三个位置的3比较,不交换;第三个位置的3与第二个位置的7比较,交换;完成第二遍加工(见图3) 问题二: 第二遍加工的结果怎样? 实现的代码如何? 结果a (2)=3,a(3)~a(5)是无序区域 代码如下: fori=5to3step-1 ifa(i) nexti 问题三: 第二遍加工,比较了几次,交换了几次? 比较了3次,交换了1次 (3)第三遍加工(边提问边回答,边演示,如图4) 问题一: 第三遍加工的结果、过程又如何? 语句呢? 第三遍加工的结果: a(3)=4,a(4)~a(5)为无序区域 第五个位置的8与第四个位置4的比较,不交换;第四个位置的4与第三个位置的7比较,交换;完成第三遍加工 实现的语句: fori=5to4step-1 ifa(i) nexti 问题二: 比较和交换的次数各是多少? 比较了2次,交换了1次 图4 (4)第四遍加工 问题一: 第四遍加工的结果? 实现的代码? 第四遍加工的结果: a(4)=7,a(5)=8 实现的语句: fori=5to5step-1 ifa(i) nexti 问题二: 第四遍加工比较、交换的次数各多少? 比较了1次,交换了0次 4、5个数据冒泡排序的程序实现 问题一: 五个数据通过冒泡排序,完成从小到大的顺序,需要加工几遍? 如果是n个数据呢? 4遍,n-1遍 问题二: 4遍加工的共同点是什么? 不同点又是什么? 相同点: 都是重复比较(循环结构),相同的比较方法和相同的交换条件 不同点: 比较与交换的次数不一样 问题三: 4遍加工是否可以用双重循环来实现? 可以,代码如下: forj=1to4 fori=5toj+1step-1 ifa(i) nexti nextj 说明: 对于循环次数确定的循环,比如循环4次,使用For循环,循环变量的变化方式有多种表达,如Forj=2to5或者forj=4to7等,但我们选择forj=1to4,因为它是最易理解的一种表达 问题四: 4遍加工一共比较了几次? 交换了几次? 比较的次数为: 4+3+2+1=10;交换的次数为: 4+1+1=6 5、n个数据冒泡排序的通用代码 Fori=1ton-1 forj=ntoi+1step-1 ifa(j) nextj Nexti 问题一: 在通用代码中,外、内循环的条件各是什么? 外循环的循环条件为: i<=n-1;内循环的循环条件为: j>=i+1(j>i) 问题二: 在通用代码中,外、内循环的意义是什么? 外循环是加工的遍数,n个数据需要加工n-1遍 内循环是每一遍的具体加工过程 问题三: 如何实现a(j)与a(j-1)的交换? 使用什么语句 学生回答: 通过第三个变量temp Temp=A(j) A(j)=A(j-1) A(j-1)=Temp 6、演示冒泡排序算法.swf,观察流程图,体验流程的执行过程,并请学生用语言表达程序运行过程 三、对键盘输入的一批数据进行冒泡排序 1、关于程序的界面 问题一: 你能想象出程序的界面吗? 学生思考后并给展示如下的建议界面: 问题二: 根据此界面,你能大致描述一下程序的运行过程吗? 在黄色文本框内输入数据后,按回车键,在左边列表框list1内显示输入的数据,依次输入一批数据,然后单击“冒泡排序”按钮,在列表框list2中显示已排完序的一列数据 问题三: 界面上有几个对象? 一个窗体(form1)、二个列表框(list1、list2)、一个文本框(text1)、一个命令按钮(command1)和三个标签(label1、label2、label3) 问题四: 在哪些对象上发生哪些事件? 在text1的keypress事件和command1的click事件 2、编写事件的代码 问题一: 请尝试编写text1_keypress()事件的代码 SubText1_KeyPress(KeyAsciiAsInteger) IfKeyAscii=13Then c=c+1 a(c)=Val(Text1.Text) List1.AddItema(c) Text1.Text="": Text1.SetFocus EndIf EndSub 说明: text1_keyPress()事件,在计算并联电阻的总电阻值时已使用过,所不同的是增加了计数功能。 问题二: 当在text1中用键盘输入回车键后,做些什么内容? 1计数(c=c+1) 2给数组变量a赋值 3数组变量 的值在list1中显示 4text1清空,并把光标聚焦在text1中 问题三: 为什么要计数? (c=c+1) 计数是为了统计待排序数据的个数 问题四: 数组变量a和变量c需要在text1_keypress()事件中定义吗? 不用,作全局性变量处理,在两个模块外添加如下两行: Dima(1to128)asinteger DimcAsInteger 说明: 全局性变量的处理在计算并联电路的总电阻中已学习过。 问题五: 如果要手动输入50个待排序的数据,需要执行text1_keypress()事件几遍? 50遍 问题六: 请尝试编写command1_click()事件 SubCommand1_Click() ForI=1Toc-1 ForJ=cToI+1Step-1 Ifa(J) TEMP=a(J): a(J)=a(J-1): a(J-1)=TEMP EndIf NextJ NextI ForI=1Toc List2.AddItema(I) NextI EndSub 问题七: command1_click()事件实现哪几项功能? 两项功能: 一项是冒泡排序,一项是把已排好序的数组a输出(用for循环实现) 教师演示事先编好的程序,让学生观察并体验程序的执行过程 3、关于程序的升降序功能 问题一: 如果要实现升降序的功能,界面与代码如何修改? ①界面修改: 添加一控件combobox,生成combo1对象 ②Command1_click()代码修改如下: 说明: else后面即为降序排序,比较的条件由原来a(J)a(J-1)即可。 ③添加一窗体加载模块 对三个语句稍作解释: 按下程序运行按钮,执行Form_load事件,在combo1中添加两项“升序”、“降序”,界面上显示的是升序,因为combo1.ListIndex=0 教师演示事先编好的具有升降功能的程序,让学生观察并体验程序的执行过程 四、关于冒泡排序的小结 1、排序及冒泡排序的概念 2、冒泡排序的算法思想 3、n个数据冒泡排序的通用程序代码 4、用冒泡排序法对键盘输入的一批数据从小到大排序的程序实现 变量 a (1)a (2)a(3)a(4)a(5) 初始 73481 结果13478 五、教学后记: 排序是计算机内经常进行的一种操作,其目的是将一组“无序”的记录序列调整为“有序”的记录序列。 通过排序算法的学习,使学生了解计算机的排序原理。 冒泡排序算法对学生来说是相对较难的一种算法。 从冒泡排序的概念出发,结合实例,用设问的方法一步步地引导学生认识冒泡排序的算法思想,分析冒泡排序的过程,总结出冒泡排序的代码,一切自然而然,水到渠成。 曾有一个在学习算法时说了这样一句话: 学习编程,使简单的问题复杂化,使复杂的问题简单化。 这句话在排序算法中得到很好地体现。
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- 关 键 词:
- 冒泡 排序 算法 及其 程序 实现