計算機算法動態(tài)系統(tǒng)中的遞歸算法與遺傳算法探討

師鵬 張永生

【摘要】依據(jù)高校計算機課程中的基本算法為基礎(chǔ)，我們開發(fā)了計算機算法動態(tài)演示系統(tǒng)，這種系統(tǒng)集聲音、視頻、圖像及文字等為一體，將這些都充分應用到媒體技術(shù)中來演示各種算法的過程，把抽象的理論變得形象化，把靜態(tài)的教學轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)的教學，這些手段有助于激發(fā)學生的學習興趣，使得學生對于算法的理解更加的深入。本文對于設(shè)計的優(yōu)質(zhì)算法進行了闡述及研究，向人們展示了一些優(yōu)質(zhì)的算法，這些算法使得學生在學習的過程中降低了難度，并增強了學生學習的信心。

【關(guān)鍵詞】動態(tài)演示系統(tǒng);計算機語言;遞歸算法;遺傳算法

前言

人們對高效軟件的需求越來越多，設(shè)計出優(yōu)質(zhì)的算法是眾多計算機科學人員的目標，但是，計算機算法領(lǐng)域的知識面很廣，難度很大，學生在學習的時候，普遍覺得非常困難，究其原因主要有以下兩點：

（1）由算法本身的特點造成的，算法具有很強的理論性，要求學生扎實的掌握數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及至少一種高級的語言;算法設(shè)計的領(lǐng)域非常的廣泛，學生要理解性的學習;算法有很強的擴展性，學生要有很高的探索欲望，才能在學習中真正的感受到樂趣。

（2）在教授的過程中，教師只是教授一些經(jīng)典的算法，并不注重媒體的使用，想要學好這門知識及能力集一體的課程，作為教師，要不斷的培養(yǎng)學生設(shè)計計算的能力，還要把傳統(tǒng)的教學手段及多媒體手段結(jié)合，這樣可以幫助學生形象的理解多種算法。

1.開發(fā)工具

開發(fā)系統(tǒng)一般使用的系統(tǒng)為Authorware或者其他類似的類型，這樣主要是因為這種類型的軟件的研發(fā)方是微軟，它的特點是在制作多媒體軟件的過程中可以使用圖表的形式。因此，不管設(shè)計的專業(yè)技能水平高與低，該軟件都可以為多媒體提供一個很方便的環(huán)境，而且，其功能很多，應用廣泛。其只要求用戶可以簡單的應用鼠標對程度的走向進行確定，弱化了計算機語言編程的作用，并且既能夠?qū)Χ嗝襟w需要的聲音、文字或者動畫等結(jié)合操作。

2.總體設(shè)計思路

Authorware是美國公司研究開發(fā)的非常強大的交互式制作軟件，以Authorware二語言作為研發(fā)的基礎(chǔ)的計算機動態(tài)算法演示系統(tǒng)，對計算機的遞歸算法、分治思想、貪心法及排序算法等應用原理和應用舉例進行動態(tài)的交互式演示工作，并且算法的內(nèi)容還包括高校的計算機算法、美國的計算機協(xié)會內(nèi)的ACM及國際設(shè)計程序等內(nèi)容，演示系統(tǒng)可以讓大學生更加真切的了解算法的執(zhí)行過程，進而更好地應用、理解算法。

2.1 操作流程

Authorware系統(tǒng)主要有四項功能，其中設(shè)置的菜單內(nèi)容分為三個部分，對于系統(tǒng)中窗口的屬性及背景音樂等的調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置，對系統(tǒng)中的音樂、視頻及游戲等管理及附件的設(shè)置，對系統(tǒng)菜單中各種功能進行管理設(shè)置作為界面設(shè)置。還有一個功能，也是這個系統(tǒng)中比較重要的一項，每個算法都有針對的案例及相應的邏輯思維介紹，點擊相應的按鈕就可以對應相應類型的功能進行切換，這些都使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常的嚴謹。

2.2 一些關(guān)鍵的操作

（1）界面設(shè)置

對算法演示進行觀看，可能會出現(xiàn)顯示的字體顏色不佳或大小不佳導致無法看清的問題，這種情況要利用文本格式設(shè)置來解決問題，如果演示過程的設(shè)置過程較為麻煩，那么可以在主菜單中來定義設(shè)置格式，進而再選擇應用的對象。

（2）使用模板

如果有較多的相似結(jié)構(gòu)的算法程序運行時，使用模板技術(shù)對數(shù)據(jù)進行重用操作，可以節(jié)省很多時間，比如，目前的系統(tǒng)正處于算法結(jié)構(gòu)瀏覽狀態(tài)，點擊算法的選項菜單，再選中“模板另存為”，然后簡單的設(shè)置相關(guān)屬性，這樣就可以讓其成為模板，并對其進行命名，再刷新就會出現(xiàn)建立好的模板選項，此時在相應的需求流程線上就可以把模板拖拽來完成相應的任務。

（3）動畫效果

動畫效果也可以在系統(tǒng)演示的過程中顯示出來，不僅包括圖標的移動，右擊圖標，選擇“屬性”設(shè)置菜單項，然而就可以對相關(guān)值進行設(shè)置，以求達到對目標對象的控制效果。比如設(shè)置小球在固定的區(qū)域進行碰撞反彈運動，這時就可以把已知的位移坐標及相關(guān)向量進行設(shè)置就可以完成。這種操作還可以使得界面得以美化。比如客戶想使用動態(tài)的文字作為主界面的顯示，就可以右擊圖標屬性的選擇項，設(shè)置成水平對齊，再設(shè)定好路徑，把出發(fā)及終點的坐標都進行標號，將初始值定為0，再結(jié)合計時器對坐標值進行設(shè)置，使得文字達到我們需要的效果，這種操作很簡單，大多數(shù)人都可以輕松掌握。

（4）動態(tài)顯示

在對變量值進行調(diào)試的過程中，使得系統(tǒng)在運行的時候還要保證變量值同步的更新，這時我們可以把“變量名”輸進顯示圖標中，再右擊對變量進行更新操作，進而可以保證演示的動態(tài)變化時間問題得到解決。

2.3 冒泡排序算法

這種算法的思路為：依次把相鄰的兩個數(shù)字進行對比，把小數(shù)放在大數(shù)的前面，把大數(shù)放在小數(shù)的后面，下面是演示的具體過程。

（1）算法設(shè)計的思路

在算法的設(shè)計過程中，工作人員將數(shù)組假設(shè)為垂直的狀態(tài)，將各種元素定義為不同的氣泡，并且把氣泡的大小定義為相應數(shù)據(jù)內(nèi)容的重要程度，氣泡大的表示內(nèi)容比較重要，氣泡小的表示內(nèi)容不那么重要，然后對氣泡進行全面的掃描，如果氣泡的質(zhì)量比較小，那么它的漂浮力就較大，這個過程要反復多次的操作，然后使得研究的結(jié)果更加的準確，進而得出重要程度不一樣的數(shù)據(jù)信息。

（2）具體的實現(xiàn)過程

首先，要把第一個和第二個數(shù)進行比較，然后依照數(shù)字的大小不同對其進行排序，小數(shù)字排在大數(shù)字前面，以此類推，直到比較最后兩個數(shù)字。

（3）用戶可以操作的部分

每一步需要操作的動畫都是自流程圖里圓形的按鈕進行操作的，各種各樣的背景色、風格、線寬及字體都可以在流程圖里設(shè)置，如果需要及時切換算法，可以應用算法結(jié)構(gòu)的對象，點擊之后把需要的算法模型都拖進流程圖，這時就會有臨時的小窗口出現(xiàn)，主要是針對其他的算法及該算法間的內(nèi)容的分析。

3.總結(jié)

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機信息技術(shù)等到了大力的發(fā)展與應用，在各個領(lǐng)域的影響作用也越來越重要，尤其是對算法動態(tài)系統(tǒng)來說，我們可以通過特殊的算法方式，來對計算機進行操作，充分提高計算機的準確性并提高計算運作的效率，對于不斷地改進工作方法有很大的幫助。而且，經(jīng)過實踐運用，表明“計算機算法演示系統(tǒng)”的應用，能夠非常有效地激發(fā)學生對于學習計算機算法的興趣及信心，并且提高了學生的學習效率，取得了比以往要好的教學效果。

參考文獻

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