王倩

摘要：隨著計算機技術的不斷創(chuàng)新發(fā)展，其在實際生中的應用也非常廣泛。計算機程序設計是按照機器邏輯語言的開發(fā)規(guī)律實現(xiàn)不同應用功能的渠道之一。在算法體系中，排序問題類型多樣化，在實現(xiàn)排序功能的層面需要程序設計語言參與其中。該文主要針對計算機程序設計中的經(jīng)典排序算法進行深入分析，將相關排序問題與程序設計方法之間的內(nèi)在聯(lián)系進行探討，提出排序問題優(yōu)化的策略。

關鍵詞：計算機;程序設計;排序問題

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）21-0067-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

機器語言是利用最簡單的二進制邏輯進行硬件操縱的語言形式，計算機程序設計語言類型較多，有匯編語言、C語言、C++語言、Java語言、C#語言、Python語言等。計算機程序設計需要遵循基本原則，通過編譯器實現(xiàn)某種功能。排序問題是算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識體系中研究時間最久、應用最廣泛的算法設計項目之一，在計算機程序設計過程中，經(jīng)常需要利用排序算法實現(xiàn)多種功能。

1 計算機程序設計概述

計算機程序設計，是計算機專業(yè)領域內(nèi)非?；A的一項技能，是實現(xiàn)應用軟件的核心方式[1]。在調(diào)試與分析計算機程序的過程中，根據(jù)編程語言的不同，設計實現(xiàn)的方式也有很大差異性。在計算機程序設計體系中，需要熟練掌握思想、算法、數(shù)據(jù)類型、控制語句、函數(shù)、類、模板、結(jié)構(gòu)體共同體、指針、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等多維度內(nèi)容，根據(jù)高級語言之間的差異，有選擇性地進行應用。計算機程序設計是一個較為抽象的概念，但是在學習和生活中的應用非常廣泛[2]。

在教育行業(yè)中，計算機程序設計可以實現(xiàn)多樣化的教學與操作實踐內(nèi)容，在互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的日常工作中，可以實現(xiàn)多種需求的應用軟件產(chǎn)品。在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中，不同高級程序設計語言最終呈現(xiàn)的方式不同，通過編譯器和解碼器，將不同前端和后端編碼內(nèi)容呈現(xiàn)在應用層中[3]。在日常生產(chǎn)生活中，計算機程序設計需要根據(jù)具體問題具體分析，在基礎理論研究的支撐下，應用在社會實踐過程中。計算機程序設計的普遍應用方式是封裝在應用軟件中，通過業(yè)務或者功能流程圖實現(xiàn)與執(zhí)行自動化程序，將不同網(wǎng)絡開發(fā)環(huán)境中的編碼結(jié)果呈現(xiàn)在可視化界面中。在計算機程序設計相關原理中，需要對順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)以及循環(huán)結(jié)構(gòu)等理論知識進行深度剖析，實現(xiàn)更多功能和性能需求內(nèi)容[4]。此外，在實際應用中，更多語言都采用面向?qū)ο笠约懊嫦蚍盏脑O計風格，也需要用戶使用友好的程序設計規(guī)范。

2 經(jīng)典排序算法

2.1 冒泡排序

冒泡排序法是比較常用的排序算法之一，冒泡法最佳情況的時間復雜度是[Ο（n）]，最差情況的時間復雜度是[Ο（n2）]，普遍應用在小規(guī)模數(shù)據(jù)排序、教學、從高到低列隊的場景中[5]。小規(guī)模數(shù)據(jù)排序時，可以手動寫出數(shù)據(jù)比較的冒泡法排序過程。此方法的邏輯相對比較簡單，在講解for循環(huán)以及分析算法復雜度時，可以將此方法作為示例。在算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學過程中，冒泡法可以使用多種程序設計語言進行功能實現(xiàn)。以Java語言為例，將數(shù)組中臨近的數(shù)字兩兩比較，按照升序或者降序的規(guī)律排列，設置外層和內(nèi)層循環(huán)，用模板函數(shù)類Bubble Sort實現(xiàn)內(nèi)層冒泡循環(huán)即可完成排序[6]。在不同類型高級語言中，可以通過模板類函數(shù)和自定義函數(shù)等多種方式實現(xiàn)冒泡排序循環(huán)，需要引入for循環(huán)語句，合理設置排序邏輯和方式。

2.2 拓撲排序

拓撲排序是針對圖和二叉樹等相關理論中較為常用的排序方式之一。對某一個有向無環(huán)圖進行拓撲排序，需要將圖中所有頂點排成一個線性序列，將圖中任意一對頂點，頂點所在的邊屬于無環(huán)圖，前序頂點在線性序列中在后序頂點之前，按照此類拓撲次序完成有向無環(huán)圖的線性排序[7]。簡單地說，對于給定的前后依賴關系，需要記錄每個頂點的度，首先尋找度為0的頂點，從圖里刪除，然后按照順序查找度為0的頂點，直到最后圖為空集，這樣的線性排序稱為拓撲排序。拓撲排序方法主要應用到課程表排序、序列重建、矩陣中的最長遞增路徑計算、火星詞典以及項目管理案例中。

以Python程序設計語言為例，需要找到所有入度為0的節(jié)點，有向圖不能有環(huán)，有環(huán)則代表節(jié)點有依賴關系，刪除入度為0的節(jié)點后，會新增新一批入度為0的節(jié)點，直到有向圖所有節(jié)點遍歷完畢。因此在程序設計時，需要規(guī)定節(jié)點值、入度、出度、鄰居節(jié)點、邊的集合、邊的權(quán)重、邊來源與去向的節(jié)點、圖節(jié)點集合以及字典、圖邊集合等變量項[8]。拓撲排序的程序設計，需要先統(tǒng)計當前所有節(jié)點的入度，將入度為0的節(jié)點排到隊列中，再將入度為0的節(jié)點加入列表中，消除影響后，將后續(xù)節(jié)點的入度減一，循環(huán)一直到有向圖的所有節(jié)點都遍歷完畢才結(jié)束。

2.3 快速排序

快速排序是應用最廣泛的排序算法之一，是體現(xiàn)分治思想的重要手段。在快排法中，需要將一個數(shù)組分成前半部分和后半部分，要求前半部分的數(shù)值大于或者小于后半部分的數(shù)值，然后調(diào)用遞歸函數(shù)，再次分治，最終達到前半部分和后半部分內(nèi)的數(shù)值達到升序或者降序目標?？炫欧ǖ臅r間復雜度最佳情況是[Ο（NlogN）]，最壞情況的時間復雜度是[Ο（N*N）]，并且此種方法為原址排序，不需要設置額外的內(nèi)存空間，但是不屬于穩(wěn)定排序方法，在數(shù)據(jù)交換過程中會破壞穩(wěn)定性[9]。以C++程序設計為例，可以將數(shù)組長度作為參數(shù)，或者將數(shù)組的下標區(qū)間作為參數(shù)進行數(shù)據(jù)交換。在程序編寫時，可以將支點選擇為序列的第一個元素，分別定義從左到右移動的索引以及從右到左移動的索引變量，將位于左側(cè)不小于支點的元素和位于右側(cè)不大于支點的元素進行交換，然后對左側(cè)的數(shù)據(jù)進行內(nèi)部快排，對右側(cè)的數(shù)據(jù)進行內(nèi)部快排，直到最終找到最大值，結(jié)束查找和排序。