Алгоритмы сортировки, поиска длиннейшего пути во взвешенном графе и поиска покрытия, близкого к кратчайшему

Введение

Теория алгоритмов и практика их построения и анализа является концептуальной основой разнообразных процессов обработки информации. В настоящее время теория алгоритмов образует теоретический фундамент вычислительных наук. Применение теории алгоритмов осуществляется как в использовании самих результатов (особенно это касается использования разработанных алгоритмов), так и в обнаружении новых понятий и уточнении старых. С ее помощью проясняются такие понятия как доказуемость, эффективность, разрешимость, перечислимость и другие.

Фактически, алгоритм – это точно определенная (однозначная) последовательность простых (элементарных) действий, обеспечивающих решение любой задачи из некоторого класса, т.е. такой набор инструкций, который можно реализовать чисто механически, вне зависимости от умственных способностей и возможностей исполнителя.

Как заметил Кнут: «Алгоритм должен быть определен настолько четко, чтобы его указаниям мог следовать даже компьютер».

Эффективность алгоритма определяется анализом, который должен дать четкое представление, во-первых, о емкостной и, во-вторых, о временной сложности процесса.

Речь идет о размерах памяти, в которой предстоит размещать все данные, участвующие в вычислительном процессе (естественно, к ним относятся входные наборы, промежуточная и выходная информация), а также физических ресурсах, затраченных исполнителем.

В курсовой работе представлены различные подходы и методы использования алгоритмов, приведены оценки сложностей алгоритмов, реализации математических задач с помощью алгоритмов. Проведена краткая характеристика используемых структур данных, эффективность их применения в данной задаче

1. Выбор варианта задания

В основе выбора индивидуального варианта задания лежит процедура определения целочисленного остатка от деления выражения Y, образованного суммой номера студента по журнальному списку и числом Х, полученным умножением последней цифры номера группы на 100. После определения значения выражения Y находится остаток от деления для соответствующего списка алгоритмов:

Ymod 4 + 1 – алгоритмы покрытия;

Ymod 6 + 1 – алгоритмы на графах;

Ymod 5 + 1– алгоритмы сортировки.

Мой номер по журнальному списку равен 5, группа АЕ-035. Поэтому имеем Y=5+5*100=505. Получаем такие варианты:

А = 505 mod 4 +1 = 2;

B = 505 mod 6 +1 = 2;

C = 505 mod 5 +1 = 1.

Таким образом, имеем следующие алгоритмы: покрытия – по методу «построение одного кратчайшего покрытия», на графах – нахождение самого длинного пути, сортировки – простыми включениями.

Постановка задачи. Необходимо ввести таблицу покрытия. Алгоритм должен найти покрытие, близкое к кратчайшему.

2. Алгоритм сортировки

2.1 Математическое описание задачи и методов её решения

В общем смысле сортировку следует понимать как процесс перегруппировки заданного множества объектов в некотором определенном порядке. Её цель – облегчить последующий поиск элементов в таком отсортированном множестве.

Если у нас есть элементы а_1, …, а_n , то сортировка есть перестановка этих элементов в массив а_к1, …, а_{к n} , где при некоторой упорядочивающей функции f выполняются отношения f(a_{k 1} )≤f(a_{k 2} )≤…≤f(a_kn ).

Метод сортировки называется устойчивым, если в её процессе относительное расположение элементов с равными ключами не изменяется.

Существуют такие алгоритмы сортировок массива: сортировка с помощью прямого включения, прямого выбора, прямого обмена, включений с уменьшающимися расстояниями, дерева, разделения и другие.

2.2 Словесное описание алгоритма и его работы

В силу простоты алгоритм сортировки простыми включениями не требует разделения на подпрограммы.

Элементы мысленно делятся на уже «готовую» последовательность а₁ …а₂ и исходную последовательность а₁ …а_{n .} При каждом шаге, начиная с i=2 и увеличивая i каждый раз на единицу, из исходной последовательности извлекается i-й элемент и перекладывается в готовую последовательность, при этом он вставляется в нужное место.

Словесное описание алгоритма сортировки простыми включениями:

0. В готовую подпоследовательность записывается а₁ , во входную – а₂ ,….а_n .

1. i = 2.

2 Переносим элемент х = а из входной подпоследовательности в готовую так, чтобы готовая подпоследовательность осталась под сортированной. Для этого:

а) расширяем готовую подпоследовательность слева: а₀ = х – барьер;

б) просматривая элементы готовой подпоследовательности слева направо, находим такой номер j что и a_i <=x < a_{i +1} ;

в) если j=j-1, то переходим к пункту г), иначе расширяем готовую
подпоследовательность справа, сдвигая ее элементы, начиная с a_i вправо;

г) a_{i +1} = x

д) i = i + 1. Если i <=n, то переходим к п. 2, иначе сортировка заканчивается.

Процесс может закончиться при двух различных условиях: 1) найден элемент с ключом, меньшим, чем ключ x; 2) достигнут конец готовой последовательности. Получается цикл с двумя условиями. Поэтому для некот

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать