第五单元 5.3 运行典型算法 任务1 运用排序算法 课件 -2024—2025学年高教版（2021）中职信息技术基础模块下册.pptx
BYYUSHENBYYUSHEN第五单元5.3运行典型算法任务1运用排序算法
CONTENTS目录排序算法概述0103排序算法的比较与选择05排序算法的注意事项常见排序算法0204排序算法的实践案例06总结与展望
BYYUSHENBYYUSHEN01排序算法概述
排序算法的概念排序算法是将一组数据按照特定顺序排列的算法，常见的顺序有升序和降序。例如，将一组学生成绩从高到低排列，便于快速找到高分学生。排序算法的重要性排序算法在数据处理中至关重要，能快速组织数据，提升查找效率。例如，在电商系统中，对商品销量排序，帮助商家了解热门商品。排序算法的应用场景广泛应用于数据库查询、数据分析、文件管理等场景。例如，在数据库中对用户数据排序，便于按特定条件检索用户信息。010302排序算法的定义
排序算法的稳定性稳定性指排序后相同元素相对顺序不变。插入排序稳定，相同元素排序后相对位置不变；快速排序不稳定，相同元素相对位置可能改变。非比较类排序算法不依赖元素比较，如计数排序、基数排序、桶排序等。计数排序通过统计每个数值出现次数，按数值大小顺序输出，适用于整数排序。比较类排序算法通过比较元素大小进行排序，如冒泡排序、选择排序、插入排序等。冒泡排序通过相邻元素比较交换，逐步将最大值“冒泡”到数组末尾。排序算法的分类
时间复杂度衡量排序算法执行时间长短。冒泡排序时间复杂度为O(n2)，在大规模数据排序时效率较低；快速排序平均时间复杂度为O(nlogn)，效率较高。空间复杂度衡量排序算法占用额外存储空间大小。原地排序算法如选择排序，空间复杂度为O(1)，不需额外存储空间；归并排序空间复杂度为O(n)，需额外存储空间。算法稳定性稳定性指排序后相同元素相对顺序不变。插入排序稳定，相同元素排序后相对位置不变；快速排序不稳定，相同元素相对位置可能改变。排序算法的性能指标
BYYUSHENBYYUSHEN02常见排序算法
优点：简单易懂，实现容易。缺点：时间复杂度高，大规模数据排序效率低。冒泡排序的优缺点冒泡排序通过相邻元素比较交换，将最大值逐步“冒泡”到数组末尾。每轮比较将最大值移到正确位置，重复多轮直至数组有序。冒泡排序的原理在Python中，冒泡排序通过嵌套循环实现。外层循环控制排序轮数，内层循环进行相邻元素比较交换。冒泡排序的实现020301冒泡排序
在Python中，选择排序通过嵌套循环实现。外层循环控制选择轮数，内层循环在未排序部分查找最小元素索引。选择排序通过每轮选择最小（或最大）元素，将其放到数组前端（或后端），逐步缩小未排序部分，直至数组有序。优点：实现简单，时间复杂度固定为O(n2)，不受数据初始状态影响。缺点：效率较低，大规模数据排序不适用。选择排序的原理选择排序的实现选择排序的优缺点选择排序
插入排序通过将每个元素插入到已排序部分的合适位置，逐步扩展已排序部分，直至整个数组有序。插入排序的原理01在Python中，插入排序通过单层循环实现。循环中，将当前元素与已排序部分元素比较，找到合适位置插入。插入排序的实现02优点：对部分有序数据效率高，稳定排序算法。缺点：平均时间复杂度为O(n2)，大规模数据排序效率低。插入排序的优缺点03插入排序
BYYUSHENBYYUSHEN03排序算法的比较与选择
冒泡排序、选择排序、插入排序时间复杂度均为O(n2)，适合小规模数据排序；快速排序平均时间复杂度为O(nlogn)，大规模数据排序效率高。时间复杂度比较空间复杂度比较冒泡排序、选择排序空间复杂度为O(1)，原地排序；归并排序空间复杂度为O(n)，需额外存储空间。稳定性比较插入排序、冒泡排序稳定，相同元素相对位置不变；选择排序、快速排序不稳定，相同元素相对位置可能改变。不同排序算法的比较
若数据部分有序，插入排序效率高；若数据随机分布，快速排序适用；若数据为整数，计数排序、基数排序可考虑。数据特点若排序需保持相同元素相对顺序，如学生成绩排序，应选择稳定排序算法，如插入排序、冒泡排序。稳定性要求小规模数据可选择简单排序算法，如冒泡排序、选择排序；大规模数据宜选择高效排序算法，如快速排序、归并排序。数据规模排序算法的选择依据
优化冒泡排序冒泡排序可通过设置标志位优化，若某轮未发生交换，提前结束排序，减少不必要的比较。优化选择排序选择排序优化空间有限，但可通过减少交换次数等微小优化提升效率。优化插入排序插入排序可通过二分查找优化插入位置查找过程，提升部分效率，但时间复杂度仍为O(n2)。排序算法的优化方法
BYYUSHENBYYUSHEN04排序算法的实践案例
案例背景应用效果学校需对学生成绩进行排序，便于分析学生学习情况，进行奖学金评定等工作。成功对学生成绩进行排序，排序结果稳定，相同成绩学生相对顺序不变，便于后续分析和操作