Giải SGK Tin học 11 Cánh diều Bài 9. Lập trình sắp xếp nhanh có đáp án

Chọn bước:
1) Từ mô tả thuật toán bằng liệt kê các bước, viết chương trình Python thực hiện thuật toán.

=> Như vậy dễ nắm được các bước thực hiện và giúp bài toán có phương pháp giải chính xác hơn.

1. Mô tả diễn biến từng bước thực hiện phân đoạn Lomuto khi đầu vào là dãy 6 số nguyên tăng dần, ví dụ {1,2,3,4,5,6

2. Phương pháp phân đoạn Lomuto sẽ chọn pivot là phần tử cuối cùng của mảng, phân đoạn theo pivot và sau đó đưa pivot về giữa hai phân đoạn, tiếp tục thực hiện thuật toán QuickSort trên hai phân đoạn trái và phải của pivot. 

a. Dựa trên mã lệnh thuật toán cho trong Hình 3.

b) Dựa trên mã lệnh thuật toán cho trong Hình 5.

Câu lệnh in ra màn hình: print(".....")

Các bước thực hiện

Phân tích bài toán

Độ phức tạp thuật toán:

a)Gợi ý

void swap(int *a,int *b){

int temp=*a;

*a=*b;

*b=temp;

}

void bubblesort(int arr[],int n){

for(int i=0; i<n-1; i++){

for(int j=0; j<n-i-1; j++){

if(arr[j]>arr[j+1]){

swap(&arr[j],&arr[j+1]);

}

}

}

}

b) Gợi ý

void quickSort(int a[], int l, int r){

int p = a[(l+r)/2];

int i = l, j = r;

while (i < j){

while (a[i] < p){

i++;

}

while (a[j] > p){

j--;

}

if (i <= j){

int temp = a[i];

a[i] = a[j];

a[j] = temp;

i++;

j--;

}

}

if (i < r){

quickSort(a, i, r);

}

if (l < j){

quickSort(a, l, j);

}

}

Thuật toán QuickSort được xây dựng theo chiến lược "chia để trị" bởi vì nó phân chia dãy số cần sắp xếp thành các phần nhỏ hơn, sau đó sắp xếp từng phần đó và kết hợp các phần đã sắp xếp lại thành dãy số đã được sắp xếp.

Cụ thể, thuật toán QuickSort chia dãy số cần sắp xếp thành hai phần dựa trên một phần tử được gọi là pivot. Tất cả các phần tử nhỏ hơn pivot được đưa về bên trái pivot, còn các phần tử lớn hơn pivot được đưa về bên phải pivot. Sau đó, thuật toán đệ quy được áp dụng lên từng phần của dãy số này, cho đến khi các phần con chỉ còn duy nhất một phần tử. Cuối cùng, các phần đã sắp xếp lại với nhau để tạo ra dãy số đã được sắp xếp.

Vì vậy, chiến lược "chia để trị" của QuickSort cho phép thuật toán chia nhỏ vấn đề lớn hơn thành các vấn đề nhỏ hơn, giúp cho việc giải quyết các vấn đề này trở nên đơn giản và hiệu quả hơn."

Diễn biến từng bước sắp xếp nhanh một dãy số cụ thể dùng phân đoạn Lomuto sẽ khác với dùng phân đoạn Hoare. Sự khác biệt giữa phương pháp phân đoạn Lomuto và phân đoạn Hoare trong thuật toán QuickSort là ở việc chọn pivot, cách phân đoạn và cách sắp xếp các phần tử. 

Cụ thể, phương pháp phân đoạn Lomuto sẽ chọn pivot là phần tử cuối cùng của mảng, phân đoạn theo pivot và sau đó đưa pivot về giữa hai phân đoạn, tiếp tục thực hiện thuật toán QuickSort trên hai phân đoạn trái và phải của pivot. Trong khi đó, phương pháp phân đoạn Hoare sẽ chọn pivot là phần tử ở giữa mảng, đưa hai con trỏ từ đầu và cuối mảng trỏ tới nhau và dịch chuyển chúng sao cho phần tử bên trái pivot lớn hơn pivot, phần tử bên phải pivot nhỏ hơn pivot, sau đó đưa pivot về vị trí mới và thực hiện QuickSort trên hai phân đoạn trái và phải của pivot.