算法的五种描述方法

五种排序算法的分析与比较

广东医学院 医学信息专业 郭慧玲

摘要：排序算法是计算机程序设计广泛使用的解决问题的方法,研究排序算法具有重要的理论意义和广泛的应用价值。文章通过描述冒泡、选择、插入、归并和快速5种排序算法,总结了它们的时间复杂度、空间复杂度和稳定性。通过实验验证了5种排序算法在随机、正序和逆序3种情况下的性能,指出排序算法的适用原则,以供在不同条件下选择适合的排序算法借鉴。

关键词：冒泡排序;选择排序;插入排序;归并排序;快速排序。

排序是计算机科学中基本的研究课题之一,其目的是方便记录的查找、插入和删除。 随着计算机的发展与应用领域的越来越广,基于计算机硬件的速度和存储空间的有限性,如何提高计算机速度并节省存储空间一直成为软件设计人员的努力方向。其中,排序算法已成为程序设计人员考虑的因素之一[1]，排序算法选择得当与否直接影响程序的执行效率和内外存储空间的占用量,甚至影响整个软件的综合性能。排序操作[2，3],就是将一组数据记录的任意序列,重新排列成一个按关键字有序的序列。而所谓排序的稳定性[4]是指如果在排序的序列中，存在前后相同的两个元素，排序前和排序后他们的相对位置不发生变化。

1 算法与特性

1.1冒泡排序

1.1.1冒泡排序的基本思想 冒泡排序的基本思想是[5,6]:首先将第1个记录的关键字和第2个记录的关键字进行比较,若为逆序,则将2个记录交换,然后比较第2个和第3个记录的关键字,依次类推,直至ｎ-1个记录和第ｎ个记录的关键字进行过比较为止。然后再按照上述过程进行下一次排序,直至整个序列有序为止。

1.1.2冒泡排序的特性

容易判断冒泡排序是稳定的。可以分析出它的效率,在最好情况下,只需通过ｎ-1次比较,不需要移动关键字,即时间复杂度为Ｏ(ｎ)(即正序);在最坏情况下是初始序列为逆序,则需要进行ｎ-1次排序,需进行ｎ(ｎ-1)/2次比较,因此在最坏情况下时间复杂度为Ｏ(ｎ2),附加存储空间为Ｏ(1)。

5种构图方法

与其他摄影教材不同，本书中的构图测光将被分成两章进行讲解。在这一章的讲解中，我的主要目的是帮您构建一个初步的认识：比如什么样的构图不太容易被接受；在拍摄的时候怎么简单的操作就可以让曝光比较准确等，当然还有一些经验的数据和大家分享。而在后续的讲解中，我们的主要目的则是教大家如何创意的构图用光，以及如何拍摄出符合自己心境的图片。在讲解构图之前首先要说的是构图其实并无固定模式。在特定条件下，什么样的构图都可能成为经典。我们可以先从基本的，大家都认同的方式着手进行练习与提高。等自己的水平达到一定程度后，再开始无穷尽的创意。

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1、构图的常见问题

主体居中

主体居中是一般初学者常见的拍摄方式。我们看看下面的图：

主体居中

虽然图片拍摄效果不错，但居中的构图使照片显得较为呆板。另外，居中构图容易造成画面比例不协调，如坐图，紫色郁金香作为背景均在画面偏右方，所以当黄色郁金香主体被安排在中间时，整张照片重心右移而显得不平衡。

两分平面

两分平面的主要问题是照片重点不突出。初学者往往不能正确的取舍画面，让本不重要的物体占据了较大的比例。如图：

两分平面 两张范例的地平线均被安排在了正中心，天空的比例与下面景物的比例很相似。以致于让读者分不清画面的重点在哪。

水平偏移

水平线是每张照片的重要视觉信号。风景摄影中，水平线不平的照片会让人感觉不适，仿佛天地就要颠倒。如图：

水平偏移

如果上面两张照片的水平线平整，将是很优秀的作品。所以水平线的问题，需要拍摄者在拍摄时更多的注意。

当然，并不是每一张照片都一定要严格的保证水平线平整。在拍摄人像与小品时，故意将画面水平线改变能使画面更具有活力，富有动感。

算法的五种表示方法

数据结构和算法是计算机科学的核心。算法是一系列解决计算机问题的条令或步骤。算法的表示方法有许多，其中最著名的有五种，分别是流程图，演示图，文字描述，数字和程序。

首先，流程图是一种用于表示算法的形式。它使用框架和箭头来表示算法中不同步骤之间的关係。它是在课程规划中常用的表示方法，因为它对程式设计者来说直观，容易读和理解。

其次，演示图是另一种表示算法的方法，它使用图形来展示算法流程。它对程式设计者来说很有用，因为它可以清楚地展示一个算法的步骤。

第三，文字描述是一种基本的算法表示方式，它使用文本来描述算法的步骤。对于新手来说，文字描述是最好的算法表示法，因为它能够将重要信息清楚地呈现出来。

第四，数字表示法是一种初级算法表示方式，它使用数字来表示数据结构和演算法。它显示数据结构和演算法之间的相互联繫和关係，使程式设计者更容易管理和运行程序。 最后，程序是最有名的算法表示法之一。程序使用一种专有的语言，如C，Java或Python来描述算法。这是程式设计者使用的最常用的表示法，因为它是可以直接使用的可执行代码。

总而言之，算法的表示方法有很多种，但最常用的有五种，分别是流程图，演示图，文字描述，数字表示法和程序。它们对于程式设计者来说各有其优势，通过使用合适的表示法，您可以更快速准确地开发程序。

算法常用的描述方法

算法是解决问题的一种有效的方法或者步骤的描述，是一种计算过程，它接受一些输入并产生输出。算法一般由若干简单的操作组成，每个操作必须明确而且可执行。为了使算法更加明确、易于理解和实现，人们经过长期的实践总结出了一些常用的描述方法。

1. 自然语言描述：自然语言是人们平时交流中使用的语言，是一种方便人类理解的语言。因此，最直接的一种描述算法的方法就是使用自然语言。通过使用日常语言来描述算法，可以更加易懂，但可能存在语义模糊、歧义等问题。

2. 伪代码描述：伪代码是一种介于自然语言和编程语言之间的描述方法。它采用类似于编程语言的语法结构，但不强求准确性和完整性，主要目的是为了更好地描述算法的逻辑。伪代码描述通常可以用于更加形象地说明算法的流程和操作。

3. 流程图描述：流程图是一种图形化的描述方法。通过使用不同的图形符号和箭头来表示算法的每个步骤和执行顺序，可以直观地展示算法的整体流程和分支结构。流程图描述常用于算法设计和教学中，可以帮助人们更好地理解算法的结构和逻辑。

4. 程序代码描述：程序代码是一种最直接的描述算法的方法，特别适用于计算机实现。通过将算法翻译为具体的编程语言，可以直接在计算机上运行和验证算法的正确性。由于程序代码具有严格的语法和语义，可以准确地描述算法的每个细节，但要求读者具备一定的编程知识。

5. 数学表示描述：数学表示是一种精确描述算法的方法，特别适用于理论分析和证明。通过使用数学符号和公式来表达算法的运算和逻辑关系，可以更加抽象和简洁地描述算法的特性和性质。数学表示描述通常用于算法理论研究和分析中，对于复杂的算法有着独特的优势。

这些描述方法各有优劣，在不同的场景和目的下选择适合的描述方法可以更好地传达和理解算法的含义和逻辑。通常情况下，为了使算法的描述更加准确和易于理解，可以结合多种描述方法，以便全面地表达算法的思想和执行过程。

总而言之，算法的描述方法是为了更好地表达和理解算法的步骤和逻辑。自然语言描述、伪代码描述、流程图描述、程序代码描述和数学表示描述是常用的描述方法。不同的描述方法适用于不同的场景和需求，可以结合使用以达到更好的效果，使算法更加明确、易懂和实现。