程序设计与算法分析
程序设计排序算法分析
３ 算法评价
３ ． １ 稳定 性
交换排 序是指通 过在数 据元 素之间互 相交换逆序元素 而进行的排
序。交换排序包括冒泡排序和快速排序。
（ １ ）冒泡排序 ：通过将相邻 的数据元素进行 比较 ， 若 逆序则交 换 ，逐步将无序序列处理成为有序序列。每一趟交换排序都会增加一 个元素到有序 区，整个 冒泡排序过程最多需要进行ｎ 一 １ 趟排序。 （ ２ ） 快速排序 ：通过一趟排序 将待排序 的数据元 素分割成独立 的两部分 ，其中一部分数据元素的关键字均比另一部分数据元素的关 键字小 。则可分别对这两部分元素继续 进行排序 ，以达 到整个序列有
排序是程序设计的常见问题 ，选择合理高效的排序算法是数据处 理 的最重要 的研究 问题之一 。排序算法 的功能是将一个由一组数据元 素或 记录组成 的无序序列 ，重新排列成一个按关键字有序的序列【 １ ］ 。 有序序列可有效地提高记录的查找效率。
１ 排序 算法 分类
１ ． １ 内部 排序
科学技术
程序 设计排序 算法分析
冯毅宏
摘
杨英翔
刘 冬莉
何
彤
（ 沈 阳建 筑大 学信 息 与控 制工 程 学院 ，辽 宁 沈 阳 １ １ ０ １ ６ ８）
要 ：排序算法是计算机程序设计的一个重要内容 ，对排序算法的分析与研究具有广泛的应用价值。本文介绍了常见的排序算法，并通过对比
分析 ，对各种排序算法从算法评价角度给出了综合评价。 关键词：排序算法；内部排序；对比分析；算法评价
２ ． ２ 交 换排 序
箱 排序是 设置若 干个箱 子 ，依 次扫描 待排序 的数据 元素Ｒ 【 Ｏ 】 ， Ｒ ［ １ 】 ，… ，Ｒ ［ ｎ 一 １ 】 ，把关键字等于ｋ 的记录全都装入到第ｋ 个箱子里（ 分 配） ，然后按序号依次将各非空 的箱子首尾连接起来（ 收集） 。 （ ２ ） 基数排序 基数排序 的算法是 ：一个逻辑关键字可以看 成由若 干个关键字复 合而成的 ，可把每个排序关键字看成是一个ｄ 元组 ，即例如由关键字Ｋ 由ｄ 个关键 字 （ Ｋ ０ ， Ｋ Ｉ ，…，Ｋ ｄ 一 １ ） 组成 ，排序时先按Ｋ ０ 的值从小到 大（ 或从大到小 ） 将记 录分配到 盒子 中，然后依次收集这些记 录， 再按Ｋ １ 的值分配到ｒ 个盒子 中，如此反复 ，直到按Ｉ （ ｄ 一 １ 的值分配后收集 起来的序列，便是完全排序 的状态 ，其中 为基数 。基数的选择 和关
《算法设计与分析》(全)
1.1、算法与程序
程序：是算法用某种程序设计语言的具体实现。 程序可以不满足算法的性质(4)。 例如操作系统，是一个在无限循环中执行的程序， 因而不是一个算法。 操作系统的各种任务可看成是单独的问题，每一个 问题由操作系统中的一个子程序通过特定的算法来实 现。该子程序得到输出结果后便终止。
渐近分析记号的若干性质
（1）传递性： ➢ f(n)= (g(n))， g(n)= (h(n)) f(n)= (h(n))； ➢ f(n)= O(g(n))， g(n)= O (h(n)) f(n)= O (h(n))； ➢ f(n)= (g(n))， g(n)= (h(n)) f(n)= (h(n))； ➢ f(n)= o(g(n))， g(n)= o(h(n)) f(n)= o(h(n))； ➢ f(n)= (g(n))， g(n)= (h(n)) f(n)= (h(n))； （2）反身性： ➢ f(n)= (f(n))；f(n)= O(f(n))；f(n)= (f(n)). （3）对称性： ➢ f(n)= (g(n)) g(n)= (f(n)) . （4）互对称性： ➢ f(n)= O(g(n)) g(n)= (f(n)) ； ➢ f(n)= o(g(n)) g(n)= (f(n)) ；
巢湖学院计算机科学与技术系
渐近分析记号的若干性质
规则O(f(n))+O(g(n)) = O(max{f(n),g(n)}) 的证明： ➢ 对于任意f1(n) O(f(n)) ，存在正常数c1和自然数n1，使得对
所有n n1，有f1(n) c1f(n) 。 ➢ 类似地，对于任意g1(n) O(g(n)) ，存在正常数c2和自然数
巢湖学院计算机科学与技术系
第1章 算法引论
算法分析与设计
算法分析与设计在计算机科学领域，算法是解决问题的一种方法或步骤。
对于任何给定的问题，可能有许多不同的算法可用于解决。
算法的效率直接影响着计算机程序的性能，在实践中，我们通常需要进行算法分析和设计来确保程序的高效性和可靠性。
算法分析算法分析是用来评估算法性能的过程。
主要关注的是算法的效率和资源消耗。
常见的算法分析方法包括时间复杂度和空间复杂度。
时间复杂度时间复杂度描述了算法运行时间随输入规模增加而增加的趋势。
通常用大O符号表示，比如O(n)、O(log n)等。
时间复杂度越低，算法执行速度越快。
空间复杂度空间复杂度描述了算法在运行过程中所需的内存空间大小。
同样用大O符号表示。
空间复杂度越低，算法消耗的内存越少。
算法设计算法设计是指为了解决特定问题而创造新的算法的过程。
常见的算法设计方法包括贪心算法、分治法、动态规划等。
贪心算法贪心算法是一种在每一步选择当前状态下最优解的算法。
虽然贪心算法并不总是能得到全局最优解，但它的简单性和高效性使其在实际应用中很受欢迎。
分治法分治法将复杂问题分解为子问题来求解，然后将子问题的解合并起来得到原问题的解。
典型的应用有归并排序和快速排序等。
动态规划动态规划是一种将问题分解为重叠子问题、并存储子问题解的方法。
通过利用已解决的子问题来解决更大规模的问题，动态规划能够显著提高算法的效率。
结语算法分析和设计是计算机科学中至关重要的一部分，它帮助我们理解算法的效率和性能，并指导我们选择合适的算法来解决问题。
通过不断学习和实践，我们可以不断提升自己在算法领域的能力，为创造更高效、更可靠的计算机程序做出贡献。
(1-4)程序设计算法举例
1、已知xyz+yzz=532，其中 、已知 均为一位数， ，其中x,y,z均为一位数，编程求出满足条 均为一位数 件的x,y,z所有组合。 所有组合。 件的 所有组合 #include<stdio.h> void main( ) { int x,y,z; for(x=1;x<=9;x++) for(y=1;y<=9;y++) for(z=0;z<=9;z++) { if(x*100+y*10+z+t*100+z*10+z==532) printf(“x:%d,y:%d,z:%d\n”,x,y,z); } }
3、已知四位数a2b3能被 整除，编写一个 程序求满足此要 、已知四位数 能被23整除 能被 整除，编写一个C程序求满足此要 求的四位数。 求的四位数。 #include<stdio.h> void main( ) { int a,b,n; for(a=1;a<=9;a++) for(b=0;b<=9;b++) { n= a*1000+200+b*10+3; if(n%23==0) printf(“%d\n”,n); } }
2、编写一个程序求出200~300之间的数，且满足条件：它们三 、编写一个程序求出 之间的数， 之间的数 且满足条件： 个数字之积为42，三个数字之和为12。 个数字之积为 ，三个数字之和为 。 #include<stdio.h> void main( ) { int n,i1,i2,i3; for(n=200;n<=300;n++) {i1=n/100; i2=n%100/10; i3=n%10; if(i1+i2+i3==12&&i1*i2*i3==42) printf(“%d\t”,n); }
算法与程序设计的教案范文
算法与程序设计一、教学目标：1. 了解算法的概念和特点，理解算法在解决问题中的重要性。
2. 学习常用的编程语言和工具，掌握基本的编程技巧。
3. 通过实例学习，掌握常见的算法思想和实现方法。
4. 培养学生的逻辑思维能力和创新能力，提高学生解决实际问题的能力。
二、教学内容：1. 算法概述：算法的定义、特点、分类和评价。
2. 编程语言及工具：常用的编程语言（如Python、C++、Java等）和开发工具（如Visual Studio、Eclipse等）的介绍和使用。
3. 基本算法思想：顺序结构、选择结构、循环结构、递归等。
4. 常见算法实现：排序算法（冒泡排序、快速排序等）、查找算法（二分查找、顺序查找等）、图算法（深度优先搜索、广度优先搜索等）。
5. 算法优化与分析：时间复杂度、空间复杂度、算法优化方法等。
三、教学方法：1. 讲授法：讲解算法的概念、特点、分类和评价等基本知识。
2. 实践法：让学生通过编写代码，实际操作来掌握算法思想和实现方法。
3. 案例分析法：通过分析典型实例，让学生理解并掌握算法的应用。
4. 小组讨论法：分组进行讨论，培养学生的团队协作能力和沟通能力。
1. 第一课时：算法概述及编程语言介绍2. 第二课时：基本算法思想及实现3. 第三课时：常见算法实现4. 第四课时：算法优化与分析5. 第五课时：综合案例分析与实践五、教学评价：1. 课堂表现：观察学生在课堂上的积极参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习状态。
2. 课后作业：布置相关的编程练习，检查学生对知识点的掌握情况。
3. 项目实践：让学生完成一个综合性的项目，评价学生的综合运用能力和创新能力。
4. 小组评价：对学生在小组讨论中的表现进行评价，包括团队协作能力和沟通能力。
六、教学资源：1. 教材：算法与程序设计相关教材，如《算法导论》、《编程之美》等。
2. 在线资源：编程社区（如Stack Overflow、GitHub等）、在线编程平台（如LeetCode、牛客网等）。
信息技术算法与程序设计知识要点
信息技术算法与程序设计知识要点1.数据结构：数据结构是组织和存储数据的方式。
常见的数据结构有数组、链表、栈、队列、树和图等。
了解不同数据结构的特点和使用场景，能够选择合适的数据结构来解决问题。
2.算法分析：算法分析是评估算法效率的方法。
常用的算法复杂度分析方法有时间复杂度和空间复杂度。
了解不同算法的性能分析，能够根据问题需求选择合适的算法。
3.排序算法：排序是常见的算法问题。
了解各种排序算法的原理和实现方式，包括冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序、归并排序等，并能够分析和比较它们的性能。
4.查找算法：查找是另一个常见的算法问题。
了解顺序查找、二分查找、哈希查找等查找算法的原理和实现方式，并能够选择合适的查找算法来解决问题。
5.动态规划：动态规划是一种解决最优化问题的方法。
了解动态规划的基本原理和思想，并能够利用动态规划思想解决常见的问题。
6.图算法：图是一种常见的数据结构，常用于描述网络、路径和关系等。
了解图的基本概念和表示方法，以及图的遍历、最短路径、最小生成树、拓扑排序等算法。
7.数据库：数据库是长期保存数据的重要工具。
了解数据库的基本概念和常用操作，能够使用SQL语言进行数据库的增删改查操作，并且了解数据库的优化和调优。
8.软件工程：软件工程是面向大规模软件开发的一种方法论。
了解软件工程的基本原理和流程，包括需求分析、系统设计、编码实现、测试和维护等。
9.设计模式：设计模式是解决面向对象软件设计中常见问题的方法。
了解并掌握常见的设计模式，能够根据问题需求选择适当的设计模式来解决问题。
10.编程语言：掌握一种编程语言是进行程序设计的基础。
了解常用编程语言的基本语法和特点，并能够根据需求选择合适的编程语言来实现程序。
以上是信息技术算法与程序设计的一些重要知识要点。
掌握这些知识，能够提高编程能力，解决实际问题，实现高效的程序设计。
《算法分析与设计》参考题1
1.简述算法和程序的区别。
算法:是指解决问题的一种方法或一个过程。
算法是若干指令的有穷序列，程序：是算法用某种程序设计语言的具体实现。
程序可以不满足算法的性质(4)。
例如:操作系统，是一个在无限循环中执行的程序，因而不是一个算法。
操作系统的各种任务可看成是单独的问题，每一个问题由操作系统中的一个子程序通过特定的算法来实现。
该子程序得到输出结果后便终止。
2.一个算法应有哪些主要特征？满足如下性质：(1)输入：有外部提供的量作为算法的输入。
(2)输出：算法产生至少一个量作为输出。
(3)确定性：组成算法的每条指令是清晰，无歧义的。
(4)有限性：算法中每条指令的执行次数是有限的，执行每条指令的时间也是有限的。
3.简述动态规划算法和贪心算法的基本要素。
动态规划算法的基本要素：最优子结构：矩阵连乘计算次序问题的最优解包含着其子问题的最优解。
这种性质称为最优子结构性质。
在分析问题的最优子结构性质时，所用的方法具有普遍性：首先假设由问题的最优解导出的子问题的解不是最优的，然后再设法说明在这个假设下可构造出比原问题最优解更好的解，从而导致矛盾。
利用问题的最优子结构性质，以自底向上的方式递归地从子问题的最优解逐步构造出整个问题的最优解。
最优子结构是问题能用动态规划算法求解的前提。
重叠子问题：递归算法求解问题时，每次产生的子问题并不总是新问题，有些子问题被反复计算多次。
这种性质称为子问题的重叠性质。
动态规划算法，对每一个子问题只解一次，而后将其解保存在一个表格中，当再次需要解此子问题时，只是简单地用常数时间查看一下结果。
通常不同的子问题个数随问题的大小呈多项式增长。
因此用动态规划算法只需要多项式时间，从而获得较高的解题效率贪心算法的基本要素：贪心选择性质：所谓贪心选择性质是指所求问题的整体最优解可以通过一系列局部最优的选择，即贪心选择来达到。
这是贪心算法可行的第一个基本要素，也是贪心算法与动态规划算法的主要区别。
动态规划算法通常以自底向上的方式解各子问题，而贪心算法则通常以自顶向下的方式进行，以迭代的方式作出相继的贪心选择，每作一次贪心选择就将所求问题简化为规模更小的子问题。
程序设计与算法分析
程序设计与算法分析在计算机领域中，程序设计与算法分析是两个非常重要的概念。
程序设计是指通过编写代码创建计算机程序的过程，而算法分析则是研究和评估这些程序的性能和效率的过程。
本文将探讨程序设计与算法分析的关系，并介绍一些常见的程序设计和算法分析方法。
一、程序设计程序设计是计算机科学的核心领域之一。
它涉及到将问题抽象化、设计解决方案、实现和测试程序的过程。
一个好的程序设计应该具备以下几个特点：1.清晰简洁：程序的逻辑结构应该清晰明确，代码应该简洁易懂，方便维护和迁移。
2.可扩展性：程序应该具备良好的可扩展性，即在需求变化时能够方便地进行修改和添加功能。
3.代码复用：程序设计应注重代码的复用，通过抽象和封装可以将公共代码模块化，提高开发效率。
4.错误处理：程序应该具备良好的错误处理机制，能够预防和处理各种异常情况，提高程序的健壮性和稳定性。
二、算法分析算法是解决问题的一系列规则和步骤，算法分析则是对这些规则和步骤进行评估和优化的过程。
算法的好坏影响着程序的性能和效率。
算法分析的主要目标是评估一个算法在不同输入条件下的性能。
常用的算法分析方法有：1.时间复杂度分析：时间复杂度是评估算法执行时间的度量，通常用大O符号表示。
时间复杂度越低，算法执行速度越快。
2.空间复杂度分析：空间复杂度是评估算法所需内存空间的度量，同样用大O符号表示。
空间复杂度越低，算法所需内存越少。
3.最优性分析：最优性分析是针对某个特定问题，寻找最佳算法的过程。
通过比较不同算法的性能，选择最优算法解决问题。
三、常见的程序设计和算法分析方法1.面向对象编程：面向对象编程是一种程序设计范式，将问题划分为对象，通过封装、继承和多态等机制提高代码复用和可维护性。
2.分治法：分治法是一种将复杂问题分解为多个独立子问题的算法。
通过递归求解子问题，并将结果合并得到最终结果。
3.贪心算法：贪心算法是一种以局部最优解为导向的算法。
在每一步选择中，都选择当前状态下的最优解，以期望最终达到全局最优解。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
52个符号。 • (2) 数字 • 0～9，共10个数字符号。
• (3)特殊字符
• ＋(加)，－(减)，*(乘)，/(除)，∧(乘方)， ＝(等号)，((左括号)，)(右括号)，＞(大 于)，＜(小于)，，(逗号)，(空格)等。
第六章 程序设计与 算法分析
本章要点
◆初步了解程序设计的基础知识 ◆掌握结构化程序设计和面向对象程序设计的基本方
法 ◆掌握数据结构中的基本数据类型及其实现 ◆掌握程序设计算法的基本思想及几种经典的算法 ◆了解编译原理的基本知识
6.1 程序设计基础
6.1.1 程序的概念
• 程序就是能够实现特定功能的一组指令序列的 集合。
• 程序设计是程序员编写一系列可存储的指令以 指示计算机完成某些工作的过程。这些指令用 程序设计语言写成。
• 程序设计语言是一组专门设计的用来生成一系 列可被计算机处理和执行的指令的符号集合。
• 程序设计人员用程序设计语言写成的指令称作 代码。
6.1.2 计算机程序设计语言
• 分类： 低级语言、高级语言。
• 用机器指令编写的程序称为机器语言程 序，或称为目标程序，这是计算机能够 直接执行的程序。
• 机器语言难以阅读和理解，编写和修改 都比较困难，而且通用性较差。
汇编语言
• 汇编语言也称符号语言。 • 指令助记符是指令英文名称的缩写，容
易记忆。 • 所谓汇编语言，就是采用字母、数字和
符号来代替由一个个0和1构成的指令操 作码、寄存器、数据和存储地址等，并 在程序中用它们代替二进制编码数，这 样编写出来的程序就称为符号语言程序 或汇编语言程序。
Visual C++、Delphi、Power Builder、Java等 等。
• 高级语言的优点是语句的功能强，源程序比较 短，容易学习，使用方便，通用性较强，便于 推广和交流。
• 其缺点是编译程序比汇编程序复杂，而且编译 出来的目标程序往往效率不高，目标程序的长 度比有经验的程序员所编的同样功能的汇编语 言程序要长—半以上，运行时间也要长一些。
• 每一种编程语言都包含一组语句和语法。所谓 语法，是指管理语言结构和语句的一组规则。 不论使用何种设计语言，都必须遵循其语法规 则。
• 以下内容主要描述了大多数高级语言都共同具 备的特性，但不一定是所有高级语言都有的。
1．高级语言的基本符号
• 高级语言都是由所谓的基本符号组成的。基本 符号可以分为单字符和多字符两种情况。单字 符基本符号由单个字符组成，在高级语言中通 常都有下列几种单字符基本符号：
• ③ 每条指令的功能很单一，程序员编制源程序 时指令比较繁琐；
• ④ 由于直接针对特定硬件编程，所以，最终的 可执行程序代码精炼，而且执行效率非常高。
• 两者主要的区别在于：机器语言无需翻 译或编译，CPU能够直接识别和执行。
而汇编语言必须经过汇编才能得到目标 程序。
汇编
• 虽然汇编语言比机器语言容易阅读理解和便于 检查，所以仍然需要一种特殊的程序，该程序 能够将用汇编语言编写的程序“翻译”成CPU 能够识别的机器语言。
• 大多数情况下，一条汇编指令直接对应 一条机器指令，少数对应几条机器指令。
• 汇编语言具有一个本质上与机器语言一 一对应的指令系统。汇编语言的实质和 机器语言是相同的。
低级语言的特点
• ① 都与特定的计算机硬件系统紧密相关，来自 于特定系统的指令系统，可移植性差；
• ② 专业知识要求高，要求对计算机硬件的结构 和工作原理非常熟悉；
1）低级语言包括两种类型：机器语言和汇 编语言。
机器语言
• 机器语言面向机器，可以由CPU直接识 别和执行。
• 不同指令都是用一串0、1构成的二 进制位串来表示的。
• 指令系统是机器提供的机器指令的集合。
• 用二进制编码表示的指令，称为机器指 令，或称为机器码。
• 因此，在很多对时间要求比较高的系统，如某 些实时控制系统或者大型计算机控制系统中， 低级语言，主要是汇编语言，仍然得到了一定 的应用。
6.1.3 高级语言的基本内容
• 高级程序设计语言依赖于各自特定的语句和语 法。一条一条的语句是构成源程序的基本单位。 高级语言的一条语句被编译或解释时往往会对 应多条机器指令。
• 实现这种翻译功能的特殊程序称为汇编语言翻 译程序、汇编程序或汇编器。程序员手工编写 的程序统称为源程序，用汇编语言编写的源程 序称为汇编语言源程序，汇编程序将源程序翻 译得到的机器语言程序称为目标程序，翻译的 过程称为汇编。
反汇编程序用于将目标代码程序转换成相 应的汇编语言源程序，这一过程称为反 汇编。反汇编主要用于识别源程序代码， 常用的调试工具程序DEBUG就提供了反 汇编功能。
• 高级语言之所以“高级”，就是因为它使程序 员可以完全不用与计算机的硬件打交道，可以 不必了解机器的指令系统。
• 程序员可以把硬件上复杂的概念比如存储空间 抽象成一个所谓的变量之类的概念，因而程序 员就可以绕开硬件问题而集中精力解决问题本 身，编程效率大大提高。
• 由于高级语言与具体机器无关，那么在一种机 器上运行的高级语言程序可以几乎不经改动地 移植到另一种机器上运行，大大提高了程序的 通用性。
• 此外，由于高级语言与自然语言(尤其是英语) 很相似，因此易学、易懂，也易编写。
高级语言的常见类型
• 目前已经有许多高级语言在流行，并且 新的类型还在不断出现和升级。
• 用户在实际应用中进行程序设计时，可 根据情况选择适合的高级语言。
• (1) BASIC语言 • (2) FORTRAN语言 • (3) COBOL语言 • (4) PASCAL语言 • (5) C语言 • (6) C++语言 • (7) 其他高级语言 • 基于视窗类操作系统的，如Visual Basic、
高级语言的产生
• 一个问题：如何解决程序的可移植性，即：程 序员编写的源程序如何可以从一台计算机很容 易地转到另一台计算机上工作。为了解决这些 问题，人们引入了高级语言来编写程序。
• 所谓高级语言是一种由表达各种意义的“词” 和“公式”，按照一定的“语法规则”来编写 程序的语言，又称为程序设计语言或算法语言。