計算機排序算法及其在高考成績排名中的應用

王承恩

摘 要 計算機排序算法是計算機軟件編程的基礎，也是實際生產生活中經常使用的算法。文章重點圍繞典型算法展開敘述，并結合高考成績排名進行程序步驟設計，以此拓展對計算機排序算法的理解和應用。

關鍵詞 計算機；排序算法；高考成績；排名

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）224-0141-02

排序算法在計算機程序中具有舉足輕重的地位，是計算機程序學習的基礎。尤其是信息大爆炸的今天，大量的數據需要處理，而往往在處理數據的第一步是按照一定的規則對數據進行預處理，如按特定指標進行排序、或進行特定的歸一化處理等[1-2]。一個好的排序算法不僅可以降低程序對硬件的要求，也會使得算法執行效率上大大提高。當然排序算法在實際日常的生產生活中也有很多應用，如對一些經濟數據的統計、學生成績的排名等，需要排序算法具有一定的穩定性，且能按照多指標進行一定規則的排序[ 3 ]，如本文所要研究的高考成績排序問題，在總分一致的情況下會依次按照語文、數學、外語等相關科目成績進行排序。

文章基于對計算機排序算法的理解，對幾種經典的計算機排序算法機理的闡述，詳細分析算法原理、算法過程，并以高考成績排名為例，提出了成績的排序規則，為進一步學習計算機程序奠定基礎。

1 常見計算機排序算法[1-4]

排序算法作為計算機程序的基礎，所謂排序是指對一串記錄按照某個特定的關鍵字或者是規則進行遞增（遞減）排列操作，也就是要求待排序的記錄按照特定要求規則進行排列。看似十分簡單的問題，在眾多領域起到十分重要的作用，尤其是近些年發展而來的大數據處理技術對排序算法的要求越來越高，一個好的排序算法是可以經受大量實例進行推理和檢驗的。

1.1 冒泡排序算法

1）冒泡法排序原理。所謂冒泡法排序其實就將小的數慢慢往上移動到數列的頂部，是一種最為基本的排序算法。基本原理是依次對相鄰兩個數字進行比較，如果不是按照特定規則，則交換兩者的位置，并直至比較結束算遍歷一次，同樣進行重復執行，即可完成數列的排序。

2）冒泡法排序過程。如表1所示，即從上到下依次比較相鄰兩個數，如果上面的比下面的大，便進行交換，否則維持順序不變，這樣便可將最大的數移動到最底部，依次重復進行即可實現冒泡法排序。

1.2 選擇排序算法

1）選擇法排序原理。如果說冒泡法排序相對機械，那么選擇法排序則相對直接，所以也稱為一種簡單直觀的排序算法。其基本原理是在待排序數列中直接查找最大（小）元素，并將其排在該數列的起始位置，然后依次在剩余待排序數列中查找最大（小）元素排在已排列數列位置之后，以此重復執行，即可完成數列的特定規則排序。

2）選擇法排序過程。如表2所示，第一遍是找到1最小，然后將1與3位置互換，依次完成排序，看似比冒泡法排序簡單，實際上選擇法排序中需要依次對數據進行兩兩比較，但整體上是比冒泡法排序法更簡單。

1.3 插入排序算法

1）插入法排序原理。插入法排序也屬于直觀排序算法，其基本原理是依次從上到下構建有序的數列，將待排序數字按照特定順序從后向前掃描，找到相應位置進行插入排序。

2）插入法排序過程。如表3所示，即首先檢查2與3，則需要將2排在最前面，接著檢查4位置不變，再繼續檢查1，則需要將其排在最前面，依次完成插入即可。

1.4 歸并排序算法

1）歸并法排序原理。歸并排序的基礎是歸并操作，采用分治法實現一個數列的各個子序列的排序，然后按照特定規則合并有序的子序列，進而得到最終的有序數列，通常都是按照兩個有序子序列合成，這就是典型的2路歸并操作。

2）歸并法排序過程。在表格上難以描述歸并的過程，本質上是將數據分為兩個子序列，如表4中，第一步將分為2和4，1和3和5，在分為子序列的過程中就已經按照順序進行排列，然后從兩個子序列中從小到大依次進行排序。

1.5 其他排序法

除了上述幾種典型的排序算法，在實際應用還有其他的經典排序算法，如快速排序算法、堆排序算法，以及一些改進型排序算法，如希爾排序算法等，在實際應用中也十分廣泛。

2 排序算法在高考成績中的應用分析

2.1 應用背景介紹

在進入高中學習以來，學校為了督促學生、班級之間的學習效果比較，以便更好地進行自我檢查，往往會對考試成績進行排序。不僅如此，其實只要在實際測試考試中，往往都會按照結果進行排序。同樣高考更是離不開對成績的排名，對高考成績的排名是十分必要的，對考生自己而言知道自己在全省處于何等水平，并按照該層次可以報考相應的學校，而對于高考招生錄取更是重要，因為目前高考志愿都屬于平行志愿，即各個志愿沒有先后關系，但是錄取投檔是按照考試成績進行投檔。本質上就是按照高考成績投遞檔案，讓高校按照一定的先后順序進行錄取，直至錄滿為止，可見高考成績的排名十分重要，往往會因為排名問題影響到個人的錄取結果。

2.2 高考成績中的排序算法設計

從上述可知，高考成績排名十分重要，各省教育考試院也十分重視學生的排名規則制定，但各省的排名有個共同特點都是首先按照總分進行先后排名，但是一定總分相同，后續名次如何進行則各省略有不同。由于當前取消了高考加分，因此排序相對較簡單一些，否則排序還會更加復雜，以下是高考成績中典型的排序規則[ 5 ]。

1）高考成績總分相同按單科成績排名，只有總分相同且單科分數都相同時，才視為相同名次（排位分）。

2）文史類的科目順序依次為語文、外語、數學、文科綜合；即總分相同，先看語文；若語文同分，則看外語；外語同分，再看數學；若再同分，則看文科綜合。

3）理工類的科目順序依次為數學、外語、語文、理科綜合；即總分相同，先看數學；數學同分，則看外語；若外語同分，再看語文；若再同分，則看理科綜合。如果按照上述規則進行排序，在總分上排序則可以采用多種排序算法，幾乎沒有太大區別，但在總分一致情況下則在算法設計上可以選擇冒泡法排序相對更加簡單可靠。下面以高考理科成績排序進行算法設計，相應的算法步驟如圖1所示。

3 結論

排序算法是計算機程序學習的基礎，文章主要對幾種典型的排序算法進行了闡述，對原理和過程進行了細致的分析。當然對排序算法的研究還有很多，如對算法的復雜度進行分析，復雜度又分為時間復雜度和空間復雜度，即時間消耗和內存消耗角度進行研究，還有對算法的穩定性分析，所謂穩定性分析是兩個相同元素在排序前后相對位置有無變化，沒有變化說明是穩定的排序算法，反之便是不穩定的算法。作為基本數據處理方法，在實際應用中經常使用，如本文重點結合自己對高考成績排名的理解，從高考排名的需求角度分析了排名的重要性和嚴謹性，同時結合對排序算法的理解，以高考理科成績的排名建立了程序設計步驟。

可以遇見，隨著高考的進一步改革[ 6 ]，高考成績的排序規則也將越來越復雜，需要更精確更穩定的排序算法來保證高考成績的嚴肅性，為高考錄取規則奠定堅實的技術基礎。

參考文獻

[1]霍紅衛，許進.快速排序算法研究[J].微電子學與計算機，2002，19（6）：6-9.

[2]湯亞玲，秦鋒.高效快速排序算法研究[J].計算機工程，2011，37（6）：77-78.

[3]楊繡丞，李彤，趙娜，等.計算排序算法設計與分析[J].計算機應用研究，2014，31（3）：658-662.

[4]黃福員，聶瑞華.冒泡排序算法的改進[J].微機發展，2003，13（11）：26-27.

[5]夏標泉.把高考分數轉化為名次[J].高校招生，2010（8）.

[6]王剛，袁暉.新高考改革背景下地方高校面臨的挑戰和應對策略[J].學周刊，2018（6）：7-8.