大学计算机教程 第4章 算法与复杂性.pptxVIP

大学计算机__计算思维导论南京航空航天大学2016版第4章 算法与复杂性本章要点：典型的计算思维—算法思维：4.1 排序问题及其算法 完成不同环境下查找和统计问题求解及算法问题；4.2 递归及递归算法 构造，用有限的语句来定义对象的无限集合；4.3 遗传算法:计算复杂性与仿生学算法示例 生物系统的问题求解及其对难解性计算问题求解的启示示例。 第4章 算法与复杂性4.1 排序问题及其算法 4.1.1 排序问题4.1.2 基本排序算法4.1.3 PageRank排序：排序问题的不同思考方法4.2 递归及递归算法4.2.1 递归:用有限的语句定义对象的无限集合4.2.2 递归算法：自身调用自身，高阶调用低阶4.3 遗传算法:计算复杂性与仿生学算法示例4.3.1 可求解与难求解问题4.3.2 遗传算法:仿生学算法的简单示例3.3.3 遗传算法暨问题求解算法的进一步探讨(不讲)4.1 排序问题及其算法4.1.1 排序问题4.1.2 基本排序算法4.1.3 PageRank排序：排序问题的不同思考方法 4.1.1 排序问题排序(Sort)： 对一组对象按照“关键字”递增(或递减)的排列的过程。“关键字”：是指对象的一个用于排序的特性。例如：对一组“人”进行排序：可按“年龄”/“身高”进行排序， “人”即为对象，而“年龄”、“身高”等则为“关键字”。在计算科学中,排序对象是多种多样的。排序是许多复杂问题求解的基础，如数据库查询、数据挖掘、有哪些信誉好的足球投注网站引擎等大规模数据处理算法实现的基础。通过排序可有效降低问题求解算法的执行时间。4.1.1 排序问题1）结构化数据表的查找与统计需要排序下图为学生成绩表，以“记录”为元素，将大量数据组织成一张表。在数据表中，类似如下的查找或统计是使用频率非常高的操作： (1)“查找80分以上的同学?” (2)“查找姓名为江海的同学及其相关信息?” (3)“查找学号为120300106同学的相关信息?”学号 姓名成绩120300101李鹏88120300105张伟66120300107闫宁95120300102王刚79120300103李宁94120300106徐月85120300108杜岩44120300104赵凯69120300109江海77120300110周峰73学号姓名成绩120300107闫宁95120300103李宁94120300101李鹏88120300106徐月85120300102王刚79120300109江海77120300110周峰73120300104赵凯69120300105张伟66120300108杜岩44学号姓名成绩120300108杜岩44120300109江海77120300103李宁94120300101李鹏88120300102王刚79120300106徐月85120300107闫宁95120300105张伟66120300104赵凯69120300110周峰73学号姓名成绩120300101李鹏88120300102王刚79120300103李宁94120300104赵凯69120300105张伟66120300106徐月85120300107闫宁95120300108杜岩44120300109江海77120300110周峰73(a)未进行任何排序的表(b)按关键字“学号”递增排序(c)按关键字“成绩”递减排序(d)按关键字“姓名”递增排序4.1.1 排序问题1）结构化数据表的查找与统计需要排序怎样完成查找和统计呢？未排序的数据查寻，需要检索整个数据表才能正确回答上面的问题。需要访问n条记录。已按“关键字”排序的数据进行查询，则仅需访问一半甚至更少的记录便可得到正确的结果。当数据表的记录数非常庞大时，显而易见，数据排序则是节省时间提高查找效率的有效手段。4.1.1 排序问题1）结构化数据表的查找与统计需要排序怎样对结构化的数据进行排序呢？内排序问题:待排序的数据可一次性地装入内存中，即可以完整地看到和操纵所有数据，使用数组或其他数据结构便可进行统一的排序处理的排序问题；外排序问题:待排序的数据保存在磁盘上，不能一次性装入内存，即不能一次完整地看到和操纵所有数据，需要将数据分批装入内存分批处理的排序问题；4.1.1 排序问题1）结构化数据表的查找与统计需要排序怎样实现内排序和外排序呢？ 问题：某教师要对学生按身高排序。教师只能在容纳100人房间(相当于内存)中对学生进行排序。对于小于100人的学生排序问题属于内排序问题。对于大于100人的学生排序问题，学生并不能都进入房间，而只能在操场(相当于磁盘)等候，轮流进入房间，这样的排序便属于外排序问题。4.1.1 排序问题2）非结构化数据(文档)的查找与有哪些信誉好的足球投注网站也需要排序针对图书馆/网上大量的文献/文档如何快速地查找一份文档？如何确定