大班科學《排序》教案匯報人：2024-01-28目錄CONTENTS課程介紹與目標排序基礎知識插入排序算法詳解選擇排序算法詳解冒泡排序算法詳解快速排序算法詳解課程總結與拓展01課程介紹與目標排序定義排序種類排序應用排序概念引入排序是將一組數據按照特定的順序進行排列的過程，使得數據具有一定的規(guī)律性和可比較性。介紹常見的排序方法，如冒泡排序、選擇排序、插入排序等，并簡要說明其原理和特點。通過實例演示排序在生活中的應用，如成績排名、比賽名次等，激發(fā)學生興趣。掌握排序的基本概念、方法和原理，能夠運用所學知識進行簡單的排序操作。知識與技能過程與方法情感態(tài)度與價值觀通過觀察、思考和實踐，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和解決問題的能力。激發(fā)學生對科學的興趣和好奇心，培養(yǎng)學生的探究精神和合作意識。030201教學目標與要求

課程安排與時間課程內容本課程將分為排序概念引入、排序方法學習、排序實踐應用三個部分進行。課時安排本課程共計2個課時，每個課時40分鐘，課間休息10分鐘。授課時間與地點具體授課時間和地點將根據學校安排進行通知。02排序基礎知識排序定義排序是將一組數據按照某種特定的順序進行排列的過程，使得排列后的數據滿足一定的條件或規(guī)則。排序分類根據排序過程中數據量的不同處理方式，排序可分為內部排序和外部排序。內部排序是指待排序數據能夠一次性裝入內存中進行排序，而外部排序則是指數據量太大，無法一次性裝入內存，需要借助外部存儲設備進行排序。排序定義及分類冒泡排序通過相鄰元素之間的比較和交換，使得每一輪比較后最大（或最?。┑脑啬軌颉懊芭荨钡叫蛄械囊欢?。每次從未排序的元素中選出最小（或最大）的元素，將其放到已排序序列的末尾。將未排序的元素插入到已排序序列的合適位置中，使得插入后序列仍然保持有序。采用分治策略，選取一個基準元素將序列分為兩部分，其中一部分元素都比基準元素小，另一部分元素都比基準元素大，然后遞歸地對兩部分進行快速排序。采用分治策略，將序列不斷拆分為小序列，直到每個小序列只有一個元素，然后將相鄰的小序列進行歸并，最終得到完整的有序序列。選擇排序快速排序歸并排序插入排序常見排序算法簡介123空間復雜度時間復雜度穩(wěn)定性排序算法性能評估評估排序算法執(zhí)行時間隨數據量增長的變化趨勢，常用大O表示法表示。如冒泡排序、選擇排序和插入排序的時間復雜度為O(n^2)，快速排序和歸并排序的時間復雜度為O(nlogn)。評估排序算法所需額外空間隨數據量增長的變化趨勢。如冒泡排序、選擇排序和插入排序的空間復雜度為O(1)，快速排序的空間復雜度為O(logn)，歸并排序的空間復雜度為O(n)。評估排序算法在具有相同值的元素時是否能保持原有順序。如冒泡排序、插入排序和歸并排序是穩(wěn)定的排序算法，而快速排序和選擇排序是不穩(wěn)定的排序算法。03插入排序算法詳解插入排序原理及步驟將未排序的元素一個個插入到已排序的序列中，從而得到一個新的、更長的已排序序列。原理從第一個元素開始，認為該元素已被排序；取出下一個元素，在已經排序的元素序列中從后向前掃描；如果該元素（已排序）大于新元素，將該元素移到下一位置；重復步驟，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置；將新元素插入到該位置后；重復以上步驟，直至全部元素都被排序。步驟Python代碼實現```pythondefinsertion_sort(arr)插入排序代碼實現foriinrange(1,len(arr))插入排序代碼實現key=arr[i]$item2_c{單擊此處添加正文，文字是您思想的提煉，為了最終呈現發(fā)布的良好效果單擊此處添加正文單擊此處添加正文，文字是您思想的提煉，為了最終呈現發(fā)布的良好效果單擊此處添加正文單擊此處添加正文，文字是一二三四五六七八九十一二三四五六七八九十一二三四五六七八九十一二三四五六七八九十一二三四五六七八九十單擊此處添加正文單擊此處添加正文，文字是您思想的提煉，為了最終呈現發(fā)布的良好效果單擊此處添加正文單擊此處添加正文，文字是您思想的提煉，為了最終呈現發(fā)布的良好效果單擊此處添加正文單擊5*48}插入排序代碼實現whilej>=0andkey<arr[j]j=i-1插入排序代碼實現arr[j+1]=arr[j]插入排序代碼實現j-=1arr[j+1]=keyreturnarr插入排序代碼實現```Java代碼實現```java插入排序代碼實現publicclassInsertionSort{voidsort(intarr[]){intn=arr.length;插入排序代碼實現for(inti=1;i<n;i){插入排序代碼實現03while(j>=0&&arr[j]>key){01intkey=arr[i];02intj=i-1;插入排序代碼實現arr[j+1]=arr[j];插入排序代碼實現j=j-1;插入排序代碼實現}arr[j+1]=key;插入排序代碼實現}}}```01020304插入排序代碼實現空間復雜度插入排序是一種原地排序算法，只需要一個額外的存儲空間來移動元素，因此空間復雜度為O(1)。時間復雜度最好情況下（輸入數組按升序排列）時間復雜度為O(n)，最壞情況下（輸入數組按降序排列）時間復雜度為O(n^2)，平均時間復雜度也為O(n^2)。其中n為數組長度。穩(wěn)定性插入排序是一種穩(wěn)定的排序算法，即相等的元素的順序不會改變。插入排序性能分析04選擇排序算法詳解原理：選擇排序是一種簡單直觀的排序算法。它的工作原理是每一次從待排序的數據元素中選出最?。ɑ蜃畲螅┑囊粋€元素，存放在序列的起始位置，直到全部待排序的數據元素排完。步驟1.在未排序序列中找到最?。ù螅┰?，存放到排序序列的起始位置。2.從剩余未排序元素中繼續(xù)尋找最?。ù螅┰?，然后放到已排序序列的末尾。3.以此類推，直到所有元素均排序完畢。0102030405選擇排序原理及步驟123Python代碼實現```pythondefselection_sort(arr)選擇排序代碼實現foriinrange(len(arr))選擇排序代碼實現01min_index=i02forjinrange(i+1,len(arr))03ifarr[j]<arr[min_index]選擇排序代碼實現min_index=jarr[i],arr[min_index]=arr[min_index],arr[i]選擇排序代碼實現returnarr選擇排序代碼實現```Java代碼實現```java選擇排序代碼實現0102選擇排序代碼實現for(inti=0;i<arr.length-1;i){publicstaticvoidselectionSort(int[]arr){for(intj=i+1;j<arr.length;j){if(arr[j]<arr[minIndex]){intminIndex=i;選擇排序代碼實現minIndex=j;選擇排序代碼實現}}inttemp=arr[minIndex];選擇排序代碼實現arr[minIndex]=arr[i];選擇排序代碼實現arr[i]=temp;選擇排序代碼實現}}```選擇排序代碼實現時間復雜度01選擇排序的時間復雜度為O(n^2)，其中n是待排序元素的個數。無論待排序序列是有序還是無序，選擇排序的時間復雜度都是O(n^2)。空間復雜度02選擇排序的空間復雜度為O(1)，因為它只需要一個額外的空間來存儲臨時變量。穩(wěn)定性03選擇排序是不穩(wěn)定的排序算法。例如，對于序列[3,3,2]，第一次選擇最小的元素2，然后與第一個3交換位置，得到序列[2,3,3]。此時，兩個3的相對位置發(fā)生了變化，因此選擇排序是不穩(wěn)定的。選擇排序性能分析05冒泡排序算法詳解冒泡排序原理及步驟原理：冒泡排序是一種簡單的排序算法，它重復地遍歷要排序的數列，一次比較兩個元素，如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。遍歷數列的工作是重復地進行直到沒有再需要交換，也就是說該數列已經排序完成。冒泡排序原理及步驟步驟1.比較相鄰的元素。如果第一個比第二個大，就交換他們兩個。2.對每一對相鄰元素做同樣的工作，從開始第一對到結尾的最后一對。這步做完后，最后的元素會是最大的數。冒泡排序原理及步驟3.針對所有的元素重復以上的步驟，除了最后一個。4.持續(xù)每次對越來越少的元素重復上面的步驟，直到沒有任何一對數字需要比較。Python代碼實現defbubble_sort(lst)```python冒泡排序代碼實現010203n=len(lst)foriinrange(n)forjinrange(0,n-i-1):#Lastielementsarealreadyinplace冒泡排序代碼實現冒泡排序代碼實現iflst[j]>lst[j+1]:#traversethearrayfrom0ton-i-1lst[j],lst[j+1]=lst[j+1],lst[j]#swapiftheelementfoundisgreaterthanthenextelementreturnlst冒泡排序代碼實現冒泡排序代碼實現010203Java代碼實現```java```publicclassBubbleSort{voidbubbleSort(intarr[]){冒泡排序代碼實現冒泡排序代碼實現01intn=arr.length;02for(inti=0;i<n-1;i){for(intj=0;j<n-i-1;j){03if(arr[j]>arr[j+1]){冒泡排序代碼實現if(arr[j]>arr[j+1]){冒泡排序代碼實現inttemp=arr[j];arr[j]=arr[j+1];arr[j+1]=temp;冒泡排序代碼實現01}02}03}冒泡排序代碼實現}02}03```01冒泡排序的時間復雜度為O(n^2)，其中n為列表長度。這是因為冒泡排序需要進行兩層循環(huán)，每層循環(huán)最多執(zhí)行n次，因此總的時間復雜度為O(n^2)。冒泡排序的空間復雜度為O(1)，因為它只需要常量級別的額外空間來存儲臨時變量。冒泡排序性能分析空間復雜度時間復雜度06快速排序算法詳解選取基準值從待排序序列中選取一個元素作為基準（pivot）。分區(qū)操作重新排列序列，所有比基準值小的元素擺放在基準前面，所有比基準值大的元素擺在基準后面（相同的數可以到任何一邊）。在這個分區(qū)結束之后，該基準就處于序列的中間位置。這個操作稱為分區(qū)操作（partition）。遞歸排序子序列遞歸地（recursively）把小于基準值元素的子序列和大于基準值元素的子序列排序?？焖倥判蛟砑安襟EPython代碼實現```pythondefquicksort(arr)快速排序代碼實現iflen(arr)<=1快速排序代碼實現123快速排序代碼實現returnarrpivot=arr[len(arr)//2]left=[xforxinarrifx<pivot]middle=[xforxinarrifx==pivot]right=[xforxinarrifx>pivot]returnquicksort(left)+middle+quicksort(right)快速排序代碼實現

快速排序代碼實現```Java代碼實現```javapublicclassQuickSort{intpartition(intarr[],intlow,inthigh){快速排序代碼實現intpivot=arr[high];inti=(low-1);for(intj=low;j<high;j){快速排序代碼實現快速排序代碼實現if(arr[j]<pivot){inttemp=arr[i];arr[i]=arr[j];i;快速排序代碼實現快速排序代碼實現}}inttemp=arr[i+1];快速排序代碼實現arr[i+1]=arr[high];returni+1;arr[high]=temp;快速排序代碼實現}voidsort(intarr[],intlow,inthigh){快速排序代碼實現VSif(low<high){intpi=partition(arr,low,high);快速排序代碼實現sort(arr,low,pi-1);sort(arr,pi+1,high);快速排序代碼實現}}}```快速排序代碼實現時間復雜度空間復雜度快速排序性能分析快速排序的空間復雜度是O(logn)，也就是遞歸的深度。由于快速排序是遞歸的，因此需要用到一個?？臻g來實現遞歸