基于malab的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)排序可視化的研究

基于malab的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)排序可視化的研究

應(yīng)用可視化技術(shù)在科學(xué)和快速發(fā)展的21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。在時(shí)代的需求下,人們對(duì)知識(shí)的需求也越來(lái)越高。為了人們便于理解和掌握更多復(fù)雜的知識(shí),所以可視化技術(shù)成為了人們學(xué)習(xí)復(fù)雜知識(shí)的工具。那么,什么是可視化呢?可視化(Visualization)是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù),將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來(lái),并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。它涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域,成為研究數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)處理、決策分析等一系列問(wèn)題的綜合技術(shù)。目前正在飛速發(fā)展的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是以圖形圖像的可視化技術(shù)為依托的?？梢暬褦?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形,給予人們深刻與意想不到的洞察力,在很多領(lǐng)域使科學(xué)家的研究方式發(fā)生了根本變化?？梢暬夹g(shù)的應(yīng)用大至高速飛行模擬,小至分子結(jié)構(gòu)的演示,無(wú)處不在。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,可視化與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合使遠(yuǎn)程可視化服務(wù)成為現(xiàn)實(shí),可視區(qū)域網(wǎng)絡(luò)因此應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是由數(shù)據(jù)元素依據(jù)某種邏輯聯(lián)系組織起來(lái)的。對(duì)數(shù)據(jù)元素間邏輯關(guān)系的描述稱為數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu);數(shù)據(jù)必須在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),是其在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示;此外討論一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須同時(shí)討論在該類數(shù)據(jù)上執(zhí)行的運(yùn)算才有意義。在許多類型的程序的設(shè)計(jì)中,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇是一個(gè)基本的設(shè)計(jì)考慮因素。許多大型系統(tǒng)的構(gòu)造經(jīng)驗(yàn)表明,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的困難程度和系統(tǒng)構(gòu)造的質(zhì)量都嚴(yán)重的依賴于是否選擇了最優(yōu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。許多時(shí)候,確定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后,算法就容易得到了。有些時(shí)候事情也會(huì)反過(guò)來(lái),我們根據(jù)特定算法來(lái)選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與之適應(yīng)。不論哪種情況,選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是非常重要的。排序算法是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)科經(jīng)典的內(nèi)容,其中內(nèi)部排序現(xiàn)有的算法有很多種,其中包含冒泡排序,直接插入排序,簡(jiǎn)單選擇排序,希爾排序,快速排序,堆排序等,各有其特點(diǎn)。一、提高了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和專業(yè)素質(zhì)本次我們的創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目就是研究關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的可視化。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可視化就是利用計(jì)算機(jī)的編程語(yǔ)言將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容以動(dòng)態(tài)的方式表現(xiàn)出來(lái)。這就為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)帶來(lái)很多的方便,更容易讓人們理解。通過(guò)本次實(shí)踐項(xiàng)目的研究,可以提高學(xué)生的思維能力,促進(jìn)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和專業(yè)素質(zhì)的提高;可以學(xué)習(xí)并掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法計(jì),使學(xué)生能夠有獨(dú)立的分析能力和設(shè)計(jì)能力,初步掌握軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的問(wèn)題分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序編碼、測(cè)試等基本方法和技能,提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)和方法獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。下面我們重點(diǎn)來(lái)講解一下關(guān)于本次研究項(xiàng)目的具體構(gòu)思和實(shí)現(xiàn)方式。二、具體執(zhí)行按要求選擇不同的操作。選擇后根據(jù)不同的選擇進(jìn)行不同的操作,最終達(dá)到對(duì)各種排序的可視化。系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。(一)排序錯(cuò)誤這是一種較簡(jiǎn)單的排序方法,它重復(fù)地走訪要排序的數(shù)列,如果他們的順序錯(cuò)誤就把他們交換過(guò)來(lái)。走訪數(shù)列的工作是重復(fù)地進(jìn)行直到?jīng)]有再需要交換,也就是說(shuō)該數(shù)列已經(jīng)排序完成。2.插入排列3.n次選擇操作它的基本思想是:對(duì)待排記錄(R1,R2,...,Rn)進(jìn)行n次選擇操作。其中第i次操作是選擇第i個(gè)小(或大)的記錄放在第i個(gè)(或n-i+1個(gè))位置上,從而得到一個(gè)新的記錄數(shù)曾1的有序表。4.接退出程序首先檢查數(shù)據(jù)列表中的數(shù)據(jù)數(shù),如果小于兩個(gè),則直接退出程序。如果有超過(guò)兩個(gè)以上的數(shù)據(jù),就選擇一個(gè)分割點(diǎn)將數(shù)據(jù)分成兩個(gè)部分,小于分割點(diǎn)的數(shù)據(jù)放在一組,其余的放在另一組,然后分別對(duì)兩組數(shù)據(jù)排序。5.兩組元素插入排序先取一個(gè)正整數(shù)d1<n,把所有序號(hào)相隔d1的數(shù)組元素放一組,組內(nèi)進(jìn)行直接插入排序;然后取d2<d1,重復(fù)上述分組和排序操作,直至di=1,即所有記錄放進(jìn)一個(gè)組中排序?yàn)橹埂?二)插入排序升序在界面的排序方法處選擇需要的排序方法,然后在數(shù)值輸入?yún)^(qū)輸入排序的數(shù)字,跟據(jù)輸入數(shù)字的大小在界面上會(huì)出現(xiàn)用來(lái)表示不同數(shù)字的不同高度的豎條,點(diǎn)擊排序按鈕豎條就會(huì)根據(jù)排序算法來(lái)跳動(dòng),整個(gè)跳動(dòng)過(guò)程會(huì)在界面中顯示,最后隨著排序的完成豎條會(huì)停止跳動(dòng),最終顯示排序結(jié)果。例如插入排序(升序)的可視化;在數(shù)值輸入?yún)^(qū)里輸入以下數(shù)值58、37、79、52、64、26、75、52、60、34,界面上會(huì)出現(xiàn)高度不一的豎條,然后點(diǎn)擊插入排序按鈕,58為第一關(guān)鍵字,因?yàn)榍懊鏇](méi)有數(shù)值,所以不比較;37為第二關(guān)鍵字與前面的58進(jìn)行比較小于58,所以58的豎條向后移動(dòng)到紅色豎條的位置;第三關(guān)鍵字是79與前面的37、58進(jìn)行比較,79大于58,所以豎條不移動(dòng)。按照此過(guò)程進(jìn)行逐一比較,排序完成后豎條會(huì)按照26、34、37、52、52、58、60、64、75、79,的順序排列在界面上。如果想要完成其他的排序方法,點(diǎn)擊重置按鈕就然后按照上面的過(guò)程就可以。如圖2—5所示:三、從注意的動(dòng)態(tài)形式到易接受的動(dòng)態(tài)形式的轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)排序算法的可視化將書本上的抽象知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮槿菀桌斫獾膭?dòng)態(tài)形式,不僅可以為學(xué)生減少學(xué)習(xí)的難度,還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,更容易讓學(xué)生掌握各種排序方法。1.各段的數(shù)設(shè)嵌入有序表每次從無(wú)序表中取出第一個(gè)元素,把它插入到有序表的合適