浙江技术选考冒泡排序复习策略

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  信息技术自进入浙江高考以来,题目难度日益增加。算法做为选考考查的重要内容,重要性更是不言而喻,特别16、17两道压轴大题更是题型变化多样,是学生得分最主要的区分点。所以,对算法的复习就显得特别重要,一些考点频出的内容,如排序、对分查找、字符处理、矩阵转换等算法,要求学生掌握基本思想,能够灵活运用,以适应考试题材、题型的变化。这就要求教师在高三复习时要掌握基础,注重细节,让学生理解精髓。本文以选考中常出现的冒泡排序为例,共享复习策略。
  冒泡排序的基本思想是n个待排序列,相邻两数两两比较,将较小(大)的数据向前或后进行交换,重复这一过程,直到选取排出一个最小(大)的数完成一趟,然后在进行第二趟,第三趟,直到最后完全排好序。升序程序段如图:
  那么,有几个细节的地方,是需要我们帮助学生进行理解的。
  1.升序、降序的理解判断
  在程序段中,n个待排序列是按照升序還是降序排列,显然是由if语句中a(j)和a(j-1)的比较来确定的。假设条件是a(j)<=a(j-1)如何判定呢?首先我们要确定两数在数组中的位置,j在循环中初值是n,是数组中最后一个数的下标,a(j-1)代表前一个数,如果后一个数小于等于前一个数,把较小数交换到前一个位置,根据循环,小数不断的被交换到前面,第一趟以后,最小数就到数组中第一个位置了,所以判定是升序。同样,我们把条件改成a(j)>=a(j-1),大数被不断交换到前面,所以就变成降序序列了。
  2.冒泡排序中趟数、比较次数和交换次数的理解和区别
  我们先来看46,31,25,27,19这5个数的冒泡升序排序过程如下图(加粗数据为每趟原始数据)。在排序过程,我们从最后一个数开始,与前一个数依次进行比较,如果小于前面的数,则交换,然后在依次往前,两两比较,直到所有的数都比较过一次,我们把这样由后往前完整的经历一次称之为一趟(遍)。我们看到第一趟完成后,最小数19已排好,所以,每二趟不再参与排序,第二趟完成再排好一个数25,依此类推,当第四趟时,排好4个数,剩下最后一个就不用排了。所以5个数总共需要4趟,那么n个数,就只需要n-1趟。
  关于比较次数,我们再看在第一趟中,从后往前相邻两数两两比较,19和27,19和25,19和31,19和46,5个数完全比较完需要4次。第二趟,排好一个数,只剩4个数需要比较3次。所以,第三趟2次,第四趟1次。5个数总的比较次数是4+3+2+1=10次,那么n个数,就需要比较(n-1)+(n-2)+(n-3)+……+1次,根据数列求公式,得到总比较次数公式n*(n-1)/2。
  最后是交换次数,在冒泡排序中,相邻两数进行比较,但比较以后不一定要进行交换。比如,第二趟的第一次比较27和25,25小于27,小数在前,所以有比较但没有交换。在冒泡排序中,交换次数要根据排序数据实际交换情况进行计算,交换次数最少0次,最多和比较次数一样多,每次比较都进行交换。
  在学习当中,只要我们理解了趟数,比较次数和交换交数。根据三者关系,可以很方便推导出冒泡排序VB程序段,更有助于我们更灵活的掌握应用。
  3.从前往后,从后往前的不同
  我们的冒泡排序的基本算法,都是从最后一数开始,相邻两数进行比较,把最小(大)值不断向前交换的过程。既然可以从后往前,当然也可以从前往后进行比较交换,虽然程序结果一样的,但中间的运算过程却不同。我们来看如图程序段。
  如果我们按照基本算法,循环条件a(j)>a(j+1),j初值从1开始,前数a(j)大于后数a(j+1)交换,小数交换到前面,升序,外循环3次,可以排好3个最小数,所以选到A。当然选错了,因为对从前往后排序的理解不对。我们来看,从前往后,从a(1)开始,a(1)和a(2)比交换,如果a(1)大于a(2)交换,这次交换只是把a(1)和a(2)两数中相对小的数交换到a(1),并不是把数组中所有最小的数交换到a(1)的位置,而a(2)是两数中交换后相对较大的数,然后a(2)和a(3),a(3)和a(4),a(4)和a(5),a(5)和a(6)比较交换,两都比较大的数交换到后一位置。所以,虽然是升序,但第一趟,确定的却是最大数,放在数组中最后一个位置。所以上题中应选B这个答案。总结一下,冒泡排序,从后往前,升序首先确定的是最小值,放在数组第一个位置。从前往后,还是升序首先确定的是最大值,放在数组中最后一个位置,其从前往后的程序段如图。
  综上所述,只要我们掌握了冒泡排序的基本思想,掌握了冒泡排序的一些基本变化,例如升序,降序关键点,从前往后比较,从后往前比较的不同。再加上一些练习题进行融会贯通,灵活应用,相信大家对于信息技术选考中11、12、16、17题中出现的冒泡排序问题将不再害怕。
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