大班科學(xué)《排序》教案

大班科學(xué)《排序》教案匯報(bào)人：2024-01-28目錄CONTENTS課程介紹與目標(biāo)排序基礎(chǔ)知識(shí)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(jié)與拓展01課程介紹與目標(biāo)排序定義排序種類排序應(yīng)用排序概念引入排序是將一組數(shù)據(jù)按照特定的順序進(jìn)行排列的過程，使得數(shù)據(jù)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(jiǎn)要說明其原理和特點(diǎn)。通過實(shí)例演示排序在生活中的應(yīng)用，如成績(jī)排名、比賽名次等，激發(fā)學(xué)生興趣。掌握排序的基本概念、方法和原理，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的排序操作。知識(shí)與技能過程與方法情感態(tài)度與價(jià)值觀通過觀察、思考和實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和解決問題的能力。激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣和好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和合作意識(shí)。030201教學(xué)目標(biāo)與要求

課程安排與時(shí)間課程內(nèi)容本課程將分為排序概念引入、排序方法學(xué)習(xí)、排序?qū)嵺`應(yīng)用三個(gè)部分進(jìn)行。課時(shí)安排本課程共計(jì)2個(gè)課時(shí)，每個(gè)課時(shí)40分鐘，課間休息10分鐘。授課時(shí)間與地點(diǎn)具體授課時(shí)間和地點(diǎn)將根據(jù)學(xué)校安排進(jìn)行通知。02排序基礎(chǔ)知識(shí)排序定義排序是將一組數(shù)據(jù)按照某種特定的順序進(jìn)行排列的過程，使得排列后的數(shù)據(jù)滿足一定的條件或規(guī)則。排序分類根據(jù)排序過程中數(shù)據(jù)量的不同處理方式，排序可分為內(nèi)部排序和外部排序。內(nèi)部排序是指待排序數(shù)據(jù)能夠一次性裝入內(nèi)存中進(jìn)行排序，而外部排序則是指數(shù)據(jù)量太大，無法一次性裝入內(nèi)存，需要借助外部存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)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（或最小）的元素能夠“冒泡”到序列的一端。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(gè)基準(zhǔn)元素將序列分為兩部分，其中一部分元素都比基準(zhǔn)元素小，另一部分元素都比基準(zhǔn)元素大，然后遞歸地對(duì)兩部分進(jìn)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(gè)小序列只有一個(gè)元素，然后將相鄰的小序列進(jìn)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(jiǎn)介123空間復(fù)雜度時(shí)間復(fù)雜度穩(wěn)定性排序算法性能評(píng)估評(píng)估排序算法執(zhí)行時(shí)間隨數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)的變化趨勢(shì)，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(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，快速排序和歸并排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)。評(píng)估排序算法所需額外空間隨數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)的變化趨勢(shì)。如冒泡排序、選擇排序和插入排序的空間復(fù)雜度為O(1)，快速排序的空間復(fù)雜度為O(logn)，歸并排序的空間復(fù)雜度為O(n)。評(píng)估排序算法在具有相同值的元素時(shí)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(gè)個(gè)插入到已排序的序列中，從而得到一個(gè)新的、更長(zhǎng)的已排序序列。原理從第一個(gè)元素開始，認(rèn)為該元素已被排序；取出下一個(gè)元素，在已經(jīng)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(fù)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(fù)以上步驟，直至全部元素都被排序。步驟Python代碼實(shí)現(xiàn)```pythondefinsertion_sort(arr)插入排序代碼實(shí)現(xiàn)foriinrange(1,len(arr))插入排序代碼實(shí)現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(shí)現(xiàn)whilej>=0andkey<arr[j]j=i-1插入排序代碼實(shí)現(xiàn)arr[j+1]=arr[j]插入排序代碼實(shí)現(xiàn)j-=1arr[j+1]=keyreturnarr插入排序代碼實(shí)現(xiàn)```Java代碼實(shí)現(xiàn)```java插入排序代碼實(shí)現(xiàn)publicclassInsertionSort{voidsort(intarr[]){intn=arr.length;插入排序代碼實(shí)現(xiàn)for(inti=1;i<n;i){插入排序代碼實(shí)現(xiàn)03while(j>=0&&arr[j]>key){01intkey=arr[i];02intj=i-1;插入排序代碼實(shí)現(xiàn)arr[j+1]=arr[j];插入排序代碼實(shí)現(xiàn)j=j-1;插入排序代碼實(shí)現(xiàn)}arr[j+1]=key;插入排序代碼實(shí)現(xiàn)}}}```01020304插入排序代碼實(shí)現(xiàn)空間復(fù)雜度插入排序是一種原地排序算法，只需要一個(gè)額外的存儲(chǔ)空間來移動(dòng)元素，因此空間復(fù)雜度為O(1)。時(shí)間復(fù)雜度最好情況下（輸入數(shù)組按升序排列）時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，最壞情況下（輸入數(shù)組按降序排列）時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，平均時(shí)間復(fù)雜度也為O(n^2)。其中n為數(shù)組長(zhǎng)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(huì)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(jiǎn)單直觀的排序算法。它的工作原理是每一次從待排序的數(shù)據(jù)元素中選出最?。ɑ蜃畲螅┑囊粋€(gè)元素，存放在序列的起始位置，直到全部待排序的數(shù)據(jù)元素排完。步驟1.在未排序序列中找到最?。ù螅┰兀娣诺脚判蛐蛄械钠鹗嘉恢?。2.從剩余未排序元素中繼續(xù)尋找最小（大）元素，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(shí)現(xiàn)```pythondefselection_sort(arr)選擇排序代碼實(shí)現(xiàn)foriinrange(len(arr))選擇排序代碼實(shí)現(xiàn)01min_index=i02forjinrange(i+1,len(arr))03ifarr[j]<arr[min_index]選擇排序代碼實(shí)現(xiàn)min_index=jarr[i],arr[min_index]=arr[min_index],arr[i]選擇排序代碼實(shí)現(xiàn)returnarr選擇排序代碼實(shí)現(xiàn)```Java代碼實(shí)現(xiàn)```java選擇排序代碼實(shí)現(xiàn)0102選擇排序代碼實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)minIndex=j;選擇排序代碼實(shí)現(xiàn)}}inttemp=arr[minIndex];選擇排序代碼實(shí)現(xiàn)arr[minIndex]=arr[i];選擇排序代碼實(shí)現(xiàn)arr[i]=temp;選擇排序代碼實(shí)現(xiàn)}}```選擇排序代碼實(shí)現(xiàn)時(shí)間復(fù)雜度01選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，其中n是待排序元素的個(gè)數(shù)。無論待排序序列是有序還是無序，選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度都是O(n^2)?？臻g復(fù)雜度02選擇排序的空間復(fù)雜度為O(1)，因?yàn)樗恍枰粋€(gè)額外的空間來存儲(chǔ)臨時(shí)變量。穩(wěn)定性03選擇排序是不穩(wěn)定的排序算法。例如，對(duì)于序列[3,3,2]，第一次選擇最小的元素2，然后與第一個(gè)3交換位置，得到序列[2,3,3]。此時(shí)，兩個(gè)3的相對(duì)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(jiǎn)單的排序算法，它重復(fù)地遍歷要排序的數(shù)列，一次比較兩個(gè)元素，如果他們的順序錯(cuò)誤就把他們交換過來。遍歷數(shù)列的工作是重復(fù)地進(jìn)行直到?jīng)]有再需要交換，也就是說該數(shù)列已經(jīng)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(gè)比第二個(gè)大，就交換他們兩個(gè)。2.對(duì)每一對(duì)相鄰元素做同樣的工作，從開始第一對(duì)到結(jié)尾的最后一對(duì)。這步做完后，最后的元素會(huì)是最大的數(shù)。冒泡排序原理及步驟3.針對(duì)所有的元素重復(fù)以上的步驟，除了最后一個(gè)。4.持續(xù)每次對(duì)越來越少的元素重復(fù)上面的步驟，直到?jīng)]有任何一對(duì)數(shù)字需要比較。Python代碼實(shí)現(xiàn)defbubble_sort(lst)```python冒泡排序代碼實(shí)現(xiàn)010203n=len(lst)foriinrange(n)forjinrange(0,n-i-1):#Lastielementsarealreadyinplace冒泡排序代碼實(shí)現(xiàn)冒泡排序代碼實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)冒泡排序代碼實(shí)現(xiàn)010203Java代碼實(shí)現(xiàn)```java```publicclassBubbleSort{voidbubbleSort(intarr[]){冒泡排序代碼實(shí)現(xiàn)冒泡排序代碼實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)if(arr[j]>arr[j+1]){冒泡排序代碼實(shí)現(xiàn)inttemp=arr[j];arr[j]=arr[j+1];arr[j+1]=temp;冒泡排序代碼實(shí)現(xiàn)01}02}03}冒泡排序代碼實(shí)現(xiàn)}02}03```01冒泡排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，其中n為列表長(zhǎng)度。這是因?yàn)槊芭菖判蛐枰M(jìn)行兩層循環(huán)，每層循環(huán)最多執(zhí)行n次，因此總的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)。冒泡排序的空間復(fù)雜度為O(1)，因?yàn)樗恍枰Ａ考?jí)別的額外空間來存儲(chǔ)臨時(shí)變量。冒泡排序性能分析空間復(fù)雜度時(shí)間復(fù)雜度06快速排序算法詳解選取基準(zhǔn)值從待排序序列中選取一個(gè)元素作為基準(zhǔn)（pivot）。分區(qū)操作重新排列序列，所有比基準(zhǔn)值小的元素?cái)[放在基準(zhǔn)前面，所有比基準(zhǔn)值大的元素?cái)[在基準(zhǔn)后面（相同的數(shù)可以到任何一邊）。在這個(gè)分區(qū)結(jié)束之后，該基準(zhǔn)就處于序列的中間位置。這個(gè)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(zhǔn)值元素的子序列和大于基準(zhǔn)值元素的子序列排序?？焖倥判蛟砑安襟EPython代碼實(shí)現(xiàn)```pythondefquicksort(arr)快速排序代碼實(shí)現(xiàn)iflen(arr)<=1快速排序代碼實(shí)現(xiàn)123快速排序代碼實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)

快速排序代碼實(shí)現(xiàn)```Java代碼實(shí)現(xiàn)```javapublicclassQuickSort{intpartition(intarr[],intlow,inthigh){快速排序代碼實(shí)現(xiàn)intpivot=arr[high];inti=(low-1);for(intj=low;j<high;j){快速排序代碼實(shí)現(xiàn)快速排序代碼實(shí)現(xiàn)if(arr[j]<pivot){inttemp=arr[i];arr[i]=arr[j];i;快速排序代碼實(shí)現(xiàn)快速排序代碼實(shí)現(xiàn)}}inttemp=arr[i+1];快速排序代碼實(shí)現(xiàn)arr[i+1]=arr[high];returni+1;arr[high]=temp;快速排序代碼實(shí)現(xiàn)}voidsort(intarr[],intlow,inthigh){快速排序代碼實(shí)現(xiàn)VSif(low<high){intpi=partition(arr,low,high);快速排序代碼實(shí)現(xiàn)sort(arr,low,pi-1);sort(arr,pi+1,high);快速排序代碼實(shí)現(xiàn)}}}```快速排序代碼實(shí)現(xiàn)時(shí)間復(fù)雜度空間復(fù)雜度快速排序性能分析快速排序的空間復(fù)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(gè)?？臻g來實(shí)現(xiàn)遞歸