Tin học 7 Kết nối tri thức Bài 16: Thuật toán sắp xếp

- Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường xuyên phải thực việc sắp xếp các đồ vật để dễ tìm. Máy tính cũng thường xuyên phải thực hiện thuật toán sắp xếp khi người sử dụng yêu cầu.

- Ví dụ: Sắp xếp điểm trung bình của học sinh trong lớp bằng chương trình bảng tính; sắp xếp tên tệp trong thư mục; ... Có nhiều thuật toán sắp xếp khác nhau. Một trong số đó là thuật toán sắp xếp nổi bọt.

- Giả sử ta cần phải sắp xếp dãy các số 4, 2, 3, 1 để thu được dãy có thứ tự tăng dần. Thuật toán sắp xếp nổi bọt xét từng vị tri từ đầu đến cuối dãy. Tại mỗi vị trí được xét, thuật toán tìm phần tử nhỏ nhất trong những phần tử phía sau để đưa vào vị trí đó. Việc này được thực hiện bằng một vòng lặp, so sánh từng cặp phần tử cạnh nhau và hoán đổi chúng nếu số ở phía sau nhỏ hơn.

* Các bước thực hiện được mô tả trong Hình 16.2. Hình 16.3. Hình 16.4 dưới đây:

Xét vị trí đầu tiên, vòng lặp thứ nhất thực hiện như sau:

Hình 16.2. Vòng lặp thứ nhất của thuật toán nổi bọt

Xét vị trí thứ hai:

Hình 16.3. Vòng lặp thứ hai của thuật toán nổi bọt

Xét vị trí thứ ba:

Hình 16.4. Vòng lặp thứ ba của thuật toán nổi bọt

* Mô tả thuật toán sắp xếp nổi bọt bằng ngôn ngữ tự nhiên:

Sắp xếp dãy số theo thứ tự tăng bằng thuật toán sắp xếp nổi bọt.

- Bước 1. Với phần tử đầu tiên, thực hiện một vòng lặp như sau:

1.1. So sánh hai phần tử đứng cạnh nhau theo thứ tự từ cuối dãy lên phần tử đầu tiên.

1.2. Nếu phần tử đứng sau nhỏ hơn phần tử đứng trước thì đổi chỗ chúng cho nhau.

1.3. Cuối vòng lặp sẽ nhận được dãy số với phần tử nhỏ nhất nổi lên vị trí đầu tiên. 

- Bước 2. Với phần tử thứ hai, thực hiện một vòng lặp tương tự như trên.

2.1. So sánh hai phần tử đứng cạnh nhau theo thứ tự từ cuối dãy ngược lên phần tử thứ hai.

2.2 Nếu phần tử đứng sau nhỏ hơn phần tử đứng trước thì đổi chỗ chúng cho nhau

2.3 Cuối vòng lặp sẽ nhận được dãy số với phần tử nhỏ thứ nhì nổi lên vị trí thứ hai

- Bước 3. Tương tự như trên với các phần tử thứ ba, thứ tư, ... đến phần tử trước phần từ cuối cùng

- Bước 4. Kết thúc, sẽ nhận được dãy số đã được sắp xếp theo thứ tự từ nhỏ đến lớn.

- Giống thuật toán sắp xếp nổi bọt, thuật toán sắp xếp chọn cũng xét từng vị trí và đưa phần tử nhỏ nhất trong những phần tử phía sau vào vị trí đó.

- Tuy nhiên, việc này được thực hiện bằng cách so sánh trực tiếp phần từ ở vị trí được xét với những phần tử ở phía sau nó và hoán đổi nếu phần tử phía sau nhỏ hơn.

* Các bước thực hiện được thuật toán sắp xếp chọn

Giả sử ta cần phải sắp xếp dãy các số 3, 4, 1, 5, 2 để thu được dãy có thứ tự tăng dần

Đầu vào: Dãy các phần tử chưa sắp xếp

- Vòng lặp thứ nhất:

+ Chọn phần từ đầu tiên, lần lượt so sánh nó với các phần từ còn lại phía sau.

+ Nếu gặp phần tử nhỏ hơn thì hoán đổi phần tử này với phần tử đầu tiên của dãy.

- Vòng lặp thứ hai được thực hiện tương tự như vòng lặp trước với phần tử thứ hai.

- Vòng lặp thứ ba được thực hiện tương tự như hai vòng lặp trước với phần từ thứ ba.

- Vòng lặp thứ tư được thực hiện tương tự như những vòng lặp trước với phần tử thứ tư.

Đầu ra: Dãy các phần tử đã được sắp xếp

* Mô tả thuật toán sắp xếp chọn bằng ngôn ngữ tự nhiên:

Sắp xếp dãy số theo thứ tự từ nhỏ đến lớn bằng thuật toán sắp xếp chọn.

(1). Với phần tử đầu tiên, thực hiện một vòng lặp như sau:

1.1. So sánh từng phần tử (kể từ phần tử thứ hai đến phần tử cuối cùng) với phần tử đầu tiên.

1.2. Nếu phần tử được xét nhỏ hơn phần tử đầu tiên thì hoán đổi nó với phần tử đầu tiên. 

1.3. Cuối vòng lặp, sẽ nhận được dãy số với phần tử nhỏ nhất được đưa về vị trí đầu tiên.

(2). Với phần tử thứ hai, thực hiện một vòng lặp tương tự như trên. 

2.1. So sánh từng phần tử (kể từ phần tử thứ ba đến phần tử cuối cùng) với phần tử thứ hai.

2.2. Nếu phần tử được xét nhỏ hơn phần tử thứ hai thì hoán đổi nó với phần tử thứ hai.

2.3. Cuối vòng lặp, sẽ nhận được dãy số với phần tử nhỏ thứ nhì được đưa về vị trí thứ hai.

(3). Tương tự như trên với các phần tử thứ ba, thứ tư, ... đến phần tử trước phần từ cuối cùng 

(4). Kết thúc, sẽ nhận được dãy số đã được sắp xếp theo thứ tự từ nhỏ đến lớn.

- Trong quá trình thực hiện cả hai thuật toán sắp xếp nổi bọt và sắp xếp chọn, ta đều thấy xuất hiện nhiều lần thuật toán đơn giản hơn: hoán đổi giá trị hai phần tử. Như vậy, bài toán sắp xếp đã được giải quyết dựa trên lời giải của bài toán nhỏ hơn là bài toán hoán đổi giá trị.

- Xem xét thuật toán tìm kiếm nhị ta cũng nhận thấy thuật toán tìm kiếm nhị phân thực hiện chia bài toán thành những bài toán nhó hơn. Trong đó, bài toán nhỏ hơn là một phần của bài toán ban đầu. Cụ thể, ở mỗi lần lặp thuật toán tìm kiếm nhị phân đã thu hẹp vùng tìm kiếm chỉ còn một nửa.

⇒ Để giải quyết một bài toán, chúng ta đã dựa trên lời giải của bài toán nhỏ hơn. Việc chia một bài toán thành những bài toán nhỏ hơn giúp việc giài bài toán đó dễ dàng hơn, đồng thời việc mô tả thuật toán dễ hiểu và dễ thực hiện hơn.

Bài tập 1: Mô tả thuật toán sắp xếp nổi bọt bằng ngôn ngữ tự nhiên gồm có mấy bước? 

Hướng dẫn giải:

Mô tả thuật toán sắp xếp nổi bọt bằng ngôn ngữ tự nhiên gồm có 4 bước.

- Bước 1. Với phần tử đầu tiên, thực hiện vòng lặp như sau:

1.1. So sánh hai phần tử đứng cạnh nhau theo thứ tự từ cuối dãy lên phần tử đầu tiên.

1.2. Nếu phần tử đứng sau nhỏ hơn phần tử đứng trước thì đổi chỗ chúng cho nhau.

1.3. Cuối vòng lặp em sẽ nhận được dãy số với phần tử nhỏ nhất nổi lên vị trí đầu tiên.

- Bước 2. Với phần tử thứ hai, thực hiện một vòng lặp tương tự như trên.

2.1. So sánh hai phần tử đứng cạnh nhau theo thứ tự từ cuối dãy ngược lên phần tử thứ hai.

2.2. Nếu phần tử đứng sau nhỏ hơn phần tử đứng trước thì đổi chỗ chúng cho nhau.

2.3. Cuối vòng lặp em sẽ nhận được dãy số với phần tử nhỏ thứ nhì nổi lên vị trí thứ hai.

- Bước 3. Tương tự như trên với các phần tử thứ ba, thứ tư, … đến các phần tử cuối cùng.

- Bước 4. Kết thúc nhận được dãy số đã được sắp xếp theo thứ tự từ nhỏ đến lớn.

Bài tập 2: Thuật toán sắp xếp nổi bọt sắp xếp danh sách bằng cách?

Hướng dẫn giải:

Thuật toán sắp xếp nổi bọt sắp xếp danh sách bằng cách hoán đổi nhiều lần các giá trị liền kề nếu giá trị của chúng không đúng thứ tự.

Bài tập 3: Cho dãy số a như hình dưới đây:

Sử dụng thuật toán sắp xếp chọn để sắp xếp dãy số theo thứ tự giảm dần thì sau bao nhiêu lượt đổi chỗ thì thuật toán kết thúc?

Hướng dẫn giải:

Có 5 lần đổi chổ.

Quy trình thực hiện như hình dưới đây:

Qua bài học các em cần nắm được các về:

- Giải thích được một vài thuật toán sắp xếp cơ bản.

- Biểu diễn và mô phỏng được hoạt động của thuật toán sắp xếp với bộ dữ liệu đầu vào có kích thước nhỏ.

- Nêu được ý nghĩa của việc chia một bài toán thành những bài toán nhỏ hơn.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Tin học 7 Kết nối tri thức Chủ đề 5 Bài 16 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Mô tả thuật toán sắp xếp nổi bọt bằng ngôn ngữ tự nhiên gồm có mấy bước? 

  • A. 2
  • B. 3
  • C. 4
  • D. 5

• Câu 2:

  Thuật toán sắp xếp chọn sẽ so sánh các phần tử ở vị trí nào?

  • A. So sánh phần tử ở vị trí được xét với các phần tử phía trước
  • B. So sánh phần tử ở vị trí được xét với các phần tử phía sau
  • C. So sánh phần tử ở vị trí được xét với các phần tử liền kề
  • D. So sánh phần tử ở vị trí được xét với các phần tử đầu tiên

• Câu 3:

  Thuật toán sắp xếp nổi bọt sắp xếp danh sách bằng cách nào?

  • A. Chọn phần tử có giá trị bé nhất đặt vào đầu danh sách
  • B. Chọn phần tử có giá trị lớn nhất đặt vào đầu danh sách
  • C. Hoán đổi nhiều lần các giá trị liền kề nếu giá trị của chúng không đúng thứ tự
  • D. Chèn phần tử vào vị trí thích hợp để đảm bảo danh sách theo đúng thứ tự

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Tin học 7 Kết nối tri thức Chủ đề 5 Bài 16 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Khởi động trang 78 SGK Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 1 trang 80 SGK Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Câu hỏi trang 80 SGK Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 2 trang 82 SGK Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Câu hỏi mục 2 trang 82 SGK Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Câu hỏi mục 3 trang 82 SGK Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Luyện tập 1 trang 82 SGK Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Luyện tập 2 trang 82 SGK Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Vận dụng trang 82 SGK Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.1 trang 55 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.2 trang 55 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.3 trang 55 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.4 trang 55 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.5 trang 56 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.6 trang 56 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.7 trang 56 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.8 trang 58 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.9 trang 58 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.10 trang 59 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.11 trang 59 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.12 trang 60 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.13 trang 60 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.14 trang 61 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Giải bài tập 16.15 trang 61 SBT Tin học 7 Kết nối tri thức - KNTT

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Tin học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!