Спеціальне застосування власної розробки для демонстрації і порівняння алгоритмів сортування та пошуку даних

Abstract

У статті наведено опис спеціального застосування власної розробки, яке дозволяє студентам, що вивчають алгоритми сортування та пошуку даних, спостерігати за процесом і проводити аналіз переваг і недоліків низки методів для кращого розуміння принципів їх функціонування. Розглянуто деякі алгоритми сортування та пошуку даних, проаналізовано існуючі програмні системи (інтернет-сайти) для розв’язування поставленої завдачі, їх особливості, переваги та недоліки. Виконано розробку об'єктно-орієнтованої моделі програмної системи з використанням засобів візуального моделювання UML (подані діаграми варіантів використання і діаграма класів) та функціональної моделі в нотації BPWin (перший і другий рівні). Перераховано доступні алгоритми: бульбашкове сортування, сортування вставками, сортування вибором, сортування злиттям, швидке сортування, шейкерне сортування, сортування гнома, сортування Шелла, бінарне сортування, послідовний пошук, бінарний пошук. Оскільки реальний час роботи алгоритму на сучасному комп'ютері є занадто малим, і користувач не встигне зрозуміти принципів його роботи, було прийнято рішення додати затримку після кожного кроку, що істотно збільшило час під час демонстрації роботи алгоритму. Наведено приклади використання розробленого застосування: введення даних і демонстрація роботи алгоритму сортування обмінами, порівняння алгоритмів сортування для випадкового заповнення масиву з 25000 елементів за критеріями «Час роботи» і «Кількість ітерацій». Відзначено можливість зміни мови інтерфейсу. Описано використання довідкової системи. Розглянуто типову послідовність роботи з розробленим застосуванням. Зроблено висновок, що створене застосування може стати додатковим елементом інформаційнокомунікативних засобів навчання при викладенні відповідних дисциплін – наприклад, «Алгоритми і структури даних» для спеціальностей галузі 12 «Інформаційні технології».

The article describes a special application of own design that allows students studying algorithms for sorting and searching data to observe the process and analyze the advantages and disadvantages of several methods to better understand the principles of their work. Some algorithms for sorting and searching data are considered, existing software systems (Internet sites) for solving the problem, their features, advantages, and disadvantages are analyzed. The development of an object-oriented model of the software system by means of visual modeling UML (diagrams of use cases and a class diagram are presented) and a functional model in BPWin notation (first and second levels are given). The available algorithms are listed: Bubble Sort, Insert Sort, Selection Sort, Merge Sort, Quick Sort, Shaker Sort, Gnome Sort, Shell Sort, Binary Sort, Sequential Search, Binary Search. Since the real operating time of the algorithm on a modern computer is too short, and the user will not have time to understand the principles of its operation, it was decided to add a delay after each step, which significantly increased the time when demonstrating the operation of one algorithm. Examples of using the developed application are given data entry and demonstration of the sorting algorithm by exchanges, comparison of sorting algorithms for randomly filling an array of 25000 elements according to the criteria "Running time" and "Number of iterations". The possibility of changing the interface language is noted. The use of the help system is described. A typical sequence of work with the created application is considered. It is concluded that the developed application can become an additional element of information and communication teaching aids in the presentation of relevant disciplines – for example, "Algorithms and data structures" for specialties of the industry 12 "Information technology".