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XX学院信息科学与工程系课程设计说明书课程名称:数据结构课程代码:题目: 快速排序与归并排序年级/专业/班:学生姓名: 奉XX学号: 1440000000指导教师: 易开题时间: 2015 年 12 月 30 日完成时间: 2016 年 1 月 10 日目录摘要 (1)一、引言 (3)二、设计目的与任务 (3)1、课程设计目的 (3)2、课程设计的任务 (3)三、设计方案 (3)1、需求分析 (3)2、概要设计 (4)3、详细设计 (5)4、程序清单 (13)四、调试分析与体会 (19)五、运行结果 (20)六、结论 (24)七、致谢 (24)八、参考文献 (25)摘要数据结构课程设计，列举了数据结构课程设计实例，通过综合训练，能够培养学生实际分析问题、解决问题、编程和动手操作等多方面的能力，最终目的是帮助学生系统地掌握数据结构的基本内容，并运用所学的数据结构知识去解决实际问题。
其中内容包括数组、链接表、栈和队列、递归、树与森林、图、堆与优先级队列、集合与搜索结构、排序、索引与散列结构等关键字：数据结构；分析；掌握AbstractData structure course design, lists the data structure course design as an example, through the comprehensive training, to cultivate students' practical analysis and solve problems in many aspects, programming, and hands-on ability, the ultimate goal is to help students to systematically master the basic content of data structure, and using the data structure of knowledge to solve practical problems. Content including array, linked list, stack and queue, recursion, tree and forest, graph, heap and priority queue, the structure of the collection and search, sorting, indexing and hashing structure, etcKeywords:data structure；Analysis；master《数据结构》课程设计----快速排序与归并排序一、引言二、将一组数据运用快速排序与归并排序进行排序，要求使用递归与非递归方法三、本次课程设运用到了数组、链接表、栈、递归、排序等结构。
课时：1课时年级：三年级教学目标：1. 让学生掌握排序组合的基本概念和原理。
2. 培养学生的逻辑思维能力和观察力。
3. 提高学生解决实际问题的能力。
教学重点：1. 排序组合的概念和原理。
2. 排序组合的应用。
教学难点：1. 排序组合的实际应用。
2. 排序组合的灵活运用。
教学准备：1. 教学课件。
2. 排序组合练习题。
教学过程：一、导入新课1. 教师出示一些物品，如书本、铅笔、橡皮等，让学生观察并说出它们的名称。
2. 教师提问：这些物品可以怎样排列呢？引导学生思考排序的方法。
二、新课讲解1. 教师讲解排序组合的基本概念，如：按照大小、颜色、形状等特征进行排序。
2. 教师举例说明排序组合的原理，如：按照大小排序，先找出最大和最小的物品，然后依次排序。
3. 教师引导学生观察生活中的排序现象，如：图书、文具、服装等。
三、课堂练习1. 教师出示一组物品，让学生进行排序练习。
2. 教师出示一些生活场景，让学生运用排序组合的方法解决问题。
3. 教师点评学生的练习情况，给予表扬和鼓励。
四、课堂小结1. 教师总结排序组合的概念和原理。
2. 教师强调排序组合在实际生活中的应用。
五、课后作业1. 让学生回家观察家中物品的排序，并尝试自己进行排序。
2. 让学生运用排序组合的方法解决生活中的实际问题。
教学反思：本节课通过讲解排序组合的概念和原理，让学生掌握了排序组合的基本方法。
在课堂练习中，学生积极参与，提高了观察力和逻辑思维能力。
在课后作业中，学生能够将所学知识运用到实际生活中，达到了教学目标。
在今后的教学中，应注重培养学生的创新思维和解决问题的能力，提高学生的综合素质。
合并有序数列解法在计算机科学中，经常会遇到需要合并多个有序数列的问题。
合并有序数列是指将多个已经按照升序（或降序）排列好的数列，合并成一个新的有序数列。
本文将介绍两种常见的合并有序数列的解法：归并排序（Merge Sort）和双指针法（Two Pointers）。
一、归并排序归并排序是一种基于分治策略的排序算法，它利用了合并有序数列的性质。
该算法的基本思路是将待排序数列分成两个子数列，分别进行排序，然后将两个排序好的子数列合并成一个新的有序数列。
1. 算法描述以下是归并排序算法的详细步骤：1. 将待排序数列划分成两个长度相等（或相差不超过1）的子数列；2. 分别对这两个子数列进行归并排序（递归调用归并排序算法）；3. 合并两个排序好的子数列，得到新的有序数列。
2. 代码实现以下是使用Python编写的归并排序算法的示例代码：```pythondef merge_sort(nums):if len(nums) <= 1:return numsmid = len(nums) // 2left = merge_sort(nums[:mid])right = merge_sort(nums[mid:])return merge(left, right)def merge(left, right):merged = []i, j = 0, 0while i < len(left) and j < len(right): if left[i] <= right[j]:merged.append(left[i])i += 1else:merged.append(right[j])j += 1merged += left[i:]merged += right[j:]return merged```3. 算法分析归并排序算法的时间复杂度为O(nlogn)，其中n表示待排序数列的长度。
归并排序是一种稳定的排序算法，它的空间复杂度为O(n)，其中n表示待排序数列的长度。
课程设计排序综合一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握排序综合的基本知识和技能，能够运用排序算法解决实际问题。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解排序算法的概念和原理，掌握常见的排序算法（如冒泡排序、选择排序、插入排序等）的实现和优缺点。
2.技能目标：学生能够运用排序算法解决实际问题，如对给定的数据集进行排序，并分析排序算法的性能。
3.情感态度价值观目标：学生通过学习排序算法，培养逻辑思维能力、问题解决能力和创新意识，提高对计算机科学和信息技术的兴趣。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括排序算法的概念、原理和实现。
具体安排如下：1.排序算法的概念和原理：介绍排序算法的定义、分类和性能评价指标。
2.常见排序算法的实现：介绍冒泡排序、选择排序、插入排序等常见排序算法的具体实现。
3.排序算法的应用：通过实际问题，引导学生运用排序算法解决问题，并分析排序算法的性能。
4.排序算法的优化：介绍排序算法的优化方法和策略，如快速排序、归并排序等。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，采用多种教学方法相结合的方式，包括：1.讲授法：通过讲解排序算法的概念、原理和实现，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论，分享排序算法的应用经验和优化策略。
3.案例分析法：通过分析实际问题，引导学生运用排序算法解决问题。
4.实验法：安排实验课，让学生动手实现排序算法，并分析其性能。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，准备以下教学资源：1.教材：选择一本合适的教材，如《数据结构与算法》。
2.参考书：提供相关的参考书籍，如《排序与搜索》。
3.多媒体资料：制作PPT、教学视频等多媒体资料，以便于讲解和演示。
4.实验设备：准备计算机、网络等实验设备，以便于学生进行实验操作。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试等。
评估方式应客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。
具体安排如下：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的表现，评估学生的学习态度和理解程度。
合并（归并）排序合并排序（Merge Sort）算法就是将多个有序数据表合并成⼀个有序数据表。
如果参与合并的只有两个有序表，则称为⼆路合并。
对于⼀个原始的待排序序列，往往可以通过分割的⽅法来归结为多路合并排序。
归并排序算法会把序列分成长度相同的两个⼦序列，当⽆法继续往下分时（也就是每个⼦序列中只有⼀个数据时），就对⼦序列进⾏归并。
归并指的是把两个排好序的⼦序列合并成⼀个有序序列。
该操作会⼀直重复执⾏，直到所有⼦序列都归并为⼀个整体为⽌。
⼀个待排序的原始数据序列进⾏合并排序的基本思路是，⾸先将含有n个结点的待排序数据序列看作由n个长度为1的有序⼦表组成，将其依次两两合并，得到长度为2的若⼲有序⼦表；然后，再对这些⼦表进⾏两两合并，得到长度为4的若⼲有序⼦表……，重复上述过程，⼀直到最后的⼦表长度为n，从⽽完成排序过程。
1. 申请空间，使其⼤⼩为两个已经排序序列之和，该空间⽤来存放合并后的序列；2. 设定两个指针，最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置；3. ⽐较两个指针所指向的元素，选择相对⼩的元素放⼊到合并空间，并移动指针到下⼀位置；4. 重复步骤 3 直到某⼀指针达到序列尾；5. 将另⼀序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾。
归并排序中，分割序列所花费的时间不算在运⾏时间内（可以当作序列本来就是分割好的）。
在合并两个已排好序的⼦序列时，只需重复⽐较⾸位数据的⼤⼩，然后移动较⼩的数据，因此只需花费和两个⼦序列的长度相应的运⾏时间。
也就是说，完成⼀⾏归并所需的运⾏时间取决于这⼀⾏的数据量。
将长度为n的序列对半分割直到只有⼀个数据为⽌时，可以分成log2n⾏，因此，总共有log2n⾏。
也就是说，总的运⾏时间为O（nlogn），这与前⾯讲到的堆排序相同。
public class ClassP4_7 {public static void main(String[] args) {int[] arr = sort(new int[]{5, 4, 3, 2, 1});System.out.println(ArrayUtils.toString(arr));//{1,2,3,4,5}}}public static int[] sort(int[] sourceArray) {// 对 arr 进⾏拷贝，不改变参数内容int[] arr = Arrays.copyOf(sourceArray, sourceArray.length);if (arr.length < 2) {return arr;}int middle = (int) Math.floor(arr.length / 2);int[] left = Arrays.copyOfRange(arr, 0, middle);int[] right = Arrays.copyOfRange(arr, middle, arr.length);return merge(sort(left), sort(right));}protected static int[] merge(int[] left, int[] right) {int[] result = new int[left.length + right.length];int i = 0;while (left.length > 0 && right.length > 0) {if (left[0] <= right[0]) {result[i++] = left[0];left = Arrays.copyOfRange(left, 1, left.length);} else {result[i++] = right[0];right = Arrays.copyOfRange(right, 1, right.length);}}while (left.length > 0) {result[i++] = left[0];left = Arrays.copyOfRange(left, 1, left.length);}while (right.length > 0) {result[i++] = right[0];right = Arrays.copyOfRange(right, 1, right.length);}return result;}}参考:Java常⽤算法⼿册4.8归并排序(https:///w3cnote/merge-sort.html)我的第⼀本算法书 2-6 归并排序。
课课程设计排序综合一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握排序综合的基本概念、原理和方法，能够运用排序综合的思路分析实际问题，并熟练使用相关工具进行数据处理和分析。
具体来说，知识目标包括：了解排序综合的基本概念和原理，掌握排序综合的主要方法和步骤，理解排序综合在实际应用中的意义和价值。
技能目标包括：能够运用排序综合的方法分析实际问题，熟练使用相关工具进行数据处理和分析，能够撰写排序综合的分析报告。
情感态度价值观目标包括：培养学生的逻辑思维能力、创新意识和团队协作精神，提高学生分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括排序综合的基本概念、原理和方法，以及排序综合在实际应用中的案例分析。
具体来说，教学大纲安排如下：1.排序综合的基本概念和原理：介绍排序综合的定义、特点和基本原理，包括排序综合的数学基础和相关概念。
2.排序综合的主要方法和步骤：讲解排序综合的主要方法，如快速排序、归并排序、堆排序等，以及排序综合的基本步骤，包括数据预处理、排序和结果分析。
3.排序综合在实际应用中的案例分析：通过具体案例分析，使学生了解排序综合在实际问题中的应用和效果，包括数据处理和分析的过程和方法。
三、教学方法本课程的教学方法主要包括讲授法、案例分析法和实验法。
具体来说，教学方法安排如下：1.讲授法：通过教师的讲解和演示，使学生掌握排序综合的基本概念、原理和方法，以及相关工具的使用。
2.案例分析法：通过具体案例的分析，使学生了解排序综合在实际问题中的应用和效果，培养学生的分析能力和解决问题的能力。
3.实验法：通过实验操作，使学生熟练掌握相关工具的使用，提高学生的实际操作能力和实践能力。
四、教学资源本课程的教学资源主要包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
具体来说，教学资源安排如下：1.教材：选择适合本课程的教材，作为学生学习的主要参考资料，包括相关概念、原理和方法的讲解，以及案例分析和实验操作的指导。
归并排序的合并操作归并排序是一种常见的排序算法，它的核心思想是将待排序的数组不断划分为较小的子数组，然后将这些子数组合并成一个有序的数组。
在归并排序中，合并操作是算法的关键步骤之一。
本文将介绍归并排序的合并操作，并探讨其原理和实现方式。
一、合并操作的原理在归并排序的过程中，合并操作是将两个有序的子数组合并成一个有序的数组的过程。
考虑如下两个有序子数组：A = [a₁, a₂, ..., aₘ]B = [b₁, b₂, ..., bₘ]其中，m 和 n 分别表示两个子数组的长度。
我们的目标是将这两个子数组合并为一个有序的数组 C，使得 C 中的元素也是有序的。
二、合并操作的实现方式1. 迭代实现迭代实现是最常见和直观的方式。
具体步骤如下：1. 创建一个空数组 C，用于存放两个子数组的合并结果。
2. 设置两个指针 i 和 j 分别指向子数组 A 和 B 的起始位置。
3. 比较 A[i] 和 B[j] 的大小，将较小的元素添加到数组 C 中，并将相应指针向后移动一位。
4. 重复步骤 3，直到其中一个子数组的元素全部添加到数组 C 中。
5. 将剩余的子数组的元素依次添加到数组 C 中。
6. 返回数组 C，即为合并后的有序数组。
2. 递归实现递归实现是一种更加精妙和高效的方式。
具体步骤如下：1. 对于要合并的两个子数组 A 和 B，如果它们的长度均为 1，那么它们已经是有序的，直接返回。
2. 否则，将两个子数组分别划分为更小的子数组，继续递归调用合并操作，直到子数组长度为 1。
3. 将递归得到的结果合并为一个有序的数组，并返回。
三、归并排序中的合并操作在归并排序算法中，合并操作是算法的核心步骤之一。
它将待排序的数组不断划分为较小的子数组，然后将这些子数组逐一进行合并，最终得到一个完全有序的数组。
归并排序的具体步骤如下：1. 将待排序的数组分割成两个更小的子数组，直到每个子数组中只有一个元素。
2. 递归地对每个子数组进行排序。
