C语言中冒泡排序算法教学设计

排序是计算机科学中一项重要的技术，其应用范围广、使用频率高，因此对于排序算法的研究一直是计算机专家的重点。高校的程序设计类课程也将排序算法作为重难点进行教学。

1常见的几种排序算法

1.1算法的基本概念

算法（Algorithm）是指解题方案的准确而完整的描述，是一组解决问题的指令集合，按照一定的语法规则输入，在有限时间内获得所要求的输出。简单说就是计算机的解题过程。算法具备以下几个特征：有穷性，一个算法的执行次数必须是有限的；确切性，算法的中的语句都应该具有确切的语义；输入，算法可以有0个或多个输入，给运算对象赋初值；输出，算法应该有一个或多个输出，显示算法的运行结果；可行性，算法的设计在原则上是可行的。

1.2排序算法的简述

常见的几种排序算法有：冒泡排序、选择排序、快速排序、计数排序以及托普排序等。冒泡排序（BubbleSort），是最简单的排序方法，其基本思想是：将要排序的元素看成是一组竖排的“气泡”，较小的元素较轻，往上浮，通过若干次对这个“气泡”序列的处理，让最轻的浮到最上面，次轻的次之，依次完成排序。按照一般的教学方法，老师会先向学生讲解冒泡排序的基本思想和相应代码然后再执行。这种方式学生理解和掌握起来比较困难，也无法调动学生的学习积极性，更无法使学生灵活运用。因此，要设计出一个合理、高效的教学过程，调动学生的学习积极性，拓展学生的自主思维能力，使学生掌握冒泡排序算法的思想及其编程方法，并运用到解决实际问题当中。

2教学过程设计

2.1利用多媒体动态分解排序步骤

通过多媒体软件将排序过程设计为动态效果，演示数据序列的交换过程。相邻数据进行比较，大数下沉、小数上浮。这样能直观地展现冒泡序的过程，提高学生的学习兴趣。

2.2排序过程动态解析

下面通过实例来说明冒泡排序的过程，设计排序的数据序列为：5，7，3，0，6五个数，进行升序排列，其过程分析如下。第一趟排序：先让最上面相邻两个数字进行比较，如果上面的数大于后面的数，就交换两者的位置，再将交换后的数依次与后面的数进行比较，经过4次这样的比较，就可以让最大的数“沉底”。第二趟排序：对剩下的4个数字，再进行两两比较，同前面过程一样，经过3次比较，第二大的数就排到了倒数第二个位置。第三趟排序：对剩下的3个数，再进行两两比较，同前面过程一样，经过2次比较，第三大的数排到了倒数第三个位置。第四趟排序：对剩下的2个数进行两两比较，过程同上，经过1次比较，第四大的数排到了倒数第四个位置。从而完成的本次排序。

2.3给出代码与分析

根据前面对排序过程的分析可知，如有n个数要进行排序，则可总结出以下步骤：排序的趟数为n-1；相邻两数从前往后比；每趟比较n-1-i次；大小不对就交换。按照总结的步骤给出完成相应功能的代码，学生接受和理解起来更加容易。其主要代码如下：1For(i=0;i<n;i++)/*排序的趟数为n-1*/2{For(j=0;j<n-1-i;j++)/*相邻两数从前往后比,每趟比较n-1-i次*/3If(a[j]>a[j+1])/*大小不对就交换*/4{temp=a[j];5a[j]>a[j+1];6a[j+1]=temp;7}8}通过教学实践证明，冒泡排序的思想容易理解，学生在将其转换为程序言时较难，通过将排序过程作以上步骤总结后，学生在写程序时只需安排步骤进行代码编写，简单易行。再让学生自己举例，分析程序的执行过程，验证冒泡排序的思想和代码的正确性。

2.4引导学生发现问题，改进算法

在教学中让学生跟着老师的思路理解并掌握知识点很重要，但同时引导学生发现算法设计中存在的问题或者不完善的地方，由此探索解决办法，也是教学的一个重要目的。观察分析排序过程的表1可发现，最后两趟的数据顺序是一致的，也就是说倒数第二趟排序就已经排序完成了，最后一趟排序过程是多余的。由此可见，不管初始数据序列如何，根据上面的算法设计都要进行n-1趟排序，而在实际序列中，可能在少于n-1趟的排序中就已经变成了有序序列，完成了排序，后面的循环就没有必要了。这时老师可给出一个常规的改进算法：设置一个标志变量flag，如flag=1，表示有交换；flag=0，表示无交换。即是当flag=0时就结束循环，提高排序效率。具体做法是：在上述程序第1行下插入语句“flag=0;”，第6行下插入语句“flag=1;”，第7行下插入语句“if(flag==0)break;”。这样在程序的内层循环中不再有值的变化时就可以跳出循环，结束程序，从而提高算法的效率。现代教育着重对学生创造性思维的培养，相对于知识的讲授更重要的是让学生掌握思维方式，发散思维就是创造性思维中的一种重要形式。通过上面的讲解让学生知道冒泡算法还有其不完善的地方，可进一步启发学生对算法进行改进：如上浮下沉算法、快速排序算法、线性时间算法等。使学生能更快更好掌握排序算法的基本思想和原理，着重培养学生发现问题和解决问题的能力，激发学生的独立思考和创新能力，这比将固化的知识点传授给学生更加的重要和有效。

3结语

本文以讲授冒泡排序为例，设计了通过动态的PPT和增加动画效果等多媒体教学手段，采用正向讲解算法思想，逆向分析具体实例，归纳、总结算法的多种思维方法，形象生动的向学生展示了冒泡排序的基本思想和变化过程。一方面通过步骤的总结过度到代码的书写，突破代码书写的难点。另一方面引导学生观察算法的不足之处，让学生自己发现问题，并提出解决问题的办法，进而培养学生的发散思维和独立思考的能力，体现了现代教育着重培养学生创新能力的教育思想。

作者：杨波 梁少林 单位：四川文理学院数学与财经学院