算法方面本科毕业论文范文,与关于计算机科学中数据结构算法探究相关专升本毕业论文开题报告

时间:2020-07-04 作者:admin
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摘 要:在计算机科学中,数据结构对计算机数据和信息进行整理和集合,其运行过程与算法有着必然的联系.本文简述了计算机数据结构算法的表述方式及其特征,介绍了几种常见的计算机数据结构算法,并阐述了算法的设计原则以及对算法的复杂度进行探究,希望能够为相关计算机数据结构算法方面的研究提供一定的指导作用.

关 键 词 :数据结构;算法;计算机;复杂度

中图分类号:TP311.12-4

计算机数据结构与算法是计算机科学中必不可少的基础知识之一,是实现计算机科学计算以及计算机模拟实验的重要工具,对于计算机科学的发展有着至关重要的作用.因此,针对计算机数据结构算法进行深入的研究,有助于计算机数据结构的完善,能够为计算机数据结构的发展提供理论和实际应用价值.

1.计算机数据结构算法简述

1.1 数据结构算法表述及其特征

数据结构算法是指对于计算机数据信息进行的计算和操作的处理,以及对计算机信息的处理方式进行描述和操作的过程.通常使用逻辑符号、数学计算、数据信息的传递以及数据信息的比对四个主要的数据信息的计算和操作处理方式,在对于数据信息的指令进行描述中一般会使用算法流程图进行处理.

目前,数据结构算法的表述主要是通过具有不同意义的符号和文字进行算法的编译,常用的有以下几种形式:常规性文字和符号、C语言程序、PAD流程图以N-S流程图等.其中前两种方式主要是对于算法进行具体的直接性的表达的,其它几种形式主要是对于算法以图形的形式进行直观性的描述,设计者通过流程图直接进行算法的编译工作,能够十分清晰的进行算法的理解以及学习.

数据结构算法主要的特征是其算法的指令是有限的,能够对于计算机数据信息的问题进行明确的处理,算法是根据已经编译完成的指令严格按照顺序进行计算的,然后计算得出所需结果,因此,这就要求指令的条数必须是有明确的数量,并且指令所表达的意思必须要明确,不能够出现一条指令表达多个意思的情况.其次,数据结构算法包含的所有指令必须要符合计算机的计算能力,不能够出现指令的数量过多导致后面的指令无法完成计算的情况,必须确保算法指令的完整性以及合理性.

1.2 几种常用的数据结构算法

计算机通过算法将我们认知不清晰、无棱角的抽象行为,展现出有图有数据的可视的数据结构.但这些数据如何得出、计算机怎么计算的、计算的思路是什么,就是我们要详细阐述的数据结构算法.我们经常使用的数据结构算法有递推和递归法迭代法、以及枚举法.

第一,递推和递归法是数据结构算法最常用的算法,经过逐级推导输出最终结果.在结果输出的过程中,利用数学中的推导公式,将问题细分,通过枝节推导出数列的公共特征项,也就是我们所说的通项.由简单到复杂是递推法最显著的特征,数列的得出是递推法的突破点.将可能的数据带入数列中,验算其正确性,是递推法的总体思路.工程中,我们经常直接或者间接的应用到递推法求解问题,将复杂的问题简单化是我们解决问的出发点.

第二,迭代法主要应用于问题繁琐、枝节非常多的情形.此法主要采用了移花接木的思想,将繁琐的情况等价成相对不复杂的算法来求解.因此,迭代法的精度等级较递推和递归法低,但该算法计算时间短,在解决精度要求不高、理论类的复杂问题上非常奏效.

第三,枚举法常用于解决“是否可行”、“多个问题结合”和“正确或错误”的情形.算法思路大致为:首先分析须解决问题的结构,划分该问题的属性所属范畴;通过问题所属范畴确定采用“逐一列举”、“顺序列举”还是“按类型列举”;确定列举类型后,检验数据的可行性;最后,计算出正确答案.该方法的优点在于便于工作人员理解,不会造成求解误区.然而,算法的缺点也是不容小觑的,在于运行时间过长,往往需要几个小时,或者几十个小时.基于其优缺点,我们在选用枚举法时,都是一经采用了其余的两种方法后仍然没有可接受的结果的情形下.尽管如此,通过此法运算也仍然可能的不到最终满意的结果,这也说明它的精度不高的性质.


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2.计算机数据结构算法设计原则

计算机数据结构算法必须要满足一定的原则才能够保证计算机正常的运行处理工作,通常情况下,在进行算法的设计过程中,要考虑一下几个方面的设计原则进行数据结构算法的设计工作.

2.1 算法必须保证正确性

算法是编程的核心,算法正确,程序才能精确运行.因此,我们在编写程序时必须根&

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#25454;实际需要,选择科学、合理的算法.算法不能产生模棱两可的结果,必须带有唯一的特性.

2.2 算法必须满足可读性

在选择了适合的算法后,接下来的任务就是满足程序中的算法要可读.一个好的算法,不仅能够保证其正确性,还要有易于理解的运算.这样可以给应用者带来方便.使用者在应用此算法时才不能走入误区,才能更快、更好的进行程序运算,得到预期预想的结果.

2.3 算法必须具有稳定性

在程序运行过程中,输出的曲线质量好坏完全取决于算法的性能,尤其是程序的波动性取决于算法是否稳定.在以往的工程实践中,遇到过计算机输出曲线波动反常,没有固定的规律,与实际情况及其不吻合.通过查阅资料、对比分析,得出可能是算法的问题,改进算法后,稳定性得到加强,曲线也能有理想的效果.所以说,基于计算机的不稳定性分析,要想得到合理、有效的结果,算法必须具有稳定性.

2.4 算法要保证具有高效低耗性能

现代社会提倡的主题是节能环保,这也要应用于计算机上.每一个程序运行,既要节省能量又要缩减时间.现阶段,高效低耗已经提上日程,开发者逐渐向着这方面努力.算法性能是计算机节能、高效能否实现的关键.运行速度快、噪声小、能耗低是计算机数据机构追寻的永久主题.

3.计算机数据结构算法复杂度探究

运行时间的长短主要取决于算法的简单与复杂程度.在现实问题中,我们所遇到的都是相对简单的问题,所以算法也很简单,运行时间就不很很长.然而,解决工程问题就会花费非常长的时间,源于工程中的问题都会相对复杂一些.下面针对花费时间与计算机内存两个因素来探讨算法的复杂程度.

运行时间与计算机内存是影响算法运行快慢的两个因素.一般来讲,计算机可供程序使用的内存空间越大,程序运行速度越快.虽然环境因素也会或多或少的影响运行速度,但只是次要方面.衡量算法快慢、时间长短的工作者一般都要采用客观的手法去衡量,不会活多的想到外部因素,所以选择一台好的计算机非常重要.好的计算机在大量信息导入时,内存消耗只占计算机总体内存的小部分,这样更有利于算法的运行.在解决问题时,在得到相同结果的基础上,尽量选择相对简单的算法,这一点也是非常重要的.以占用内存空间小、运行时间短为出发点,选择算法.

4.结束语

综上所述,计算计算数据结构算法是进行数据结构学习的基础知识,有助于更加深入的理解计算机的运行状况,因此在今后的学习工作中,应该积极的学习研究创新的计算机数据结构算法,并对数据结构算法进行优化,降低数据结构算法的复杂度,对于计算机处理数据的速度以及精确程度有着十分重要的意义和实际应用价值.

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作者简介:向裕良(1984-),男,助教,研究方向:计算机应用技术;彭佳红(1962-),女,教授,研究方向:数据挖掘与智能决策、智能农业信息处理.

作者单位:湖南工业职业技术学院现代设计艺术系,长沙 410208;湖南农业大学信息学院,长沙 410208

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