C语言课程设计各种排序算法的设计和分析.docx
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C语言课程设计各种排序算法的设计和分析
C语言课程设计---各种排序算法的设计和分析
华中科技大学文华学院
数据结构
课
程
设
计
姓名:
学号:
学部:
信息科学与技术学部
专业:
班级:
题目:
各种排序算法的设计和分析
教师:
2013年03月07日
一.课程设计报告的内容
1.设计题目
2.运行环境(软、硬件环境)
3.算法设计的思想
4.算法的流程图
5.算法设计分析
6.源代码
7.运行结果分析
8.收获及体会
二.《数据结构》课程设计题目各种排序算法的设计和分析
1.设计题目
(1)、需求分析
利用随机函数产生N个随机整数(N=4000),利用直接插入排序、折半插入排序,起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序,基数排序七种排序方法(可添加其它排序方法)进行排序(结果为由小到大的顺序),并统计每一种排序所耗费的时间。
把排序花的时间排在表格里面。
(2)、程序的主要功能
1.用户输入任意个数,产生相应的随机数
2.用户可以自己选择排序方式(直接插入排序、折半插入排序、起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、基数排序)的一种
3.程序给出原始数据、排序后从小到大的数据,并给出排序所用的时间。
(3)、程序运行平台
VisualC++6.0版本
(4)、数据结构
(5)、算法及时间复杂度
(一)各个排序是算法思想:
(1)直接插入排序:
将一个记录插入到已排好的有序表中,从而得到一个新的,记录数增加1的有序表。
(2)折半插入排序:
插入排序的基本插入是在一个有序表中进行查找和插入,这个查找可利用折半查找来实现,即为折半插入排序。
(3)起泡排序:
首先将第一个记录的关键字和第二个记录的关键字进行比较,若为逆序,则将两个记录交换,然后比较第二个记录和第三个记录的关键字。
依此类推,直到第N-1和第N个记录的关键字进行过比较为止。
上述为第一趟排序,其结果使得关键字的最大纪录被安排到最后一个记录的位置上。
然后进行第二趟起泡排序,对前N-1个记录进行同样操作。
一共要进行N-1趟起泡排序。
(4)快速排序:
通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分,其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小,则可分别对这两部分记录继续进行排序,已达到整个序列有序。
(5)选择排序:
通过N-I次关键字间的比较,从N-I+1个记录中选出关键字最小的记录,并和第I(1<=I<=N)个记录交换。
(6)堆排序:
在堆排序的算法中先建一个大顶堆,既先选得一个关键字作为最大的记录并与序列中最后一个记录交换,然后对序列中前N-1记录进行选择,重新将它调整成一个大顶堆,如此反复直到排序结束。
(7)基数排序:
按最低位优先法先对低位关键字进行排序,直到对最高位关键字排序为止,经过若干次分配和收集来实现排序
(二)时间复杂度分析
排序算法
最差时间
时间复杂度
是否稳定?
插入排序
O(n2)
O(n2)
稳定
冒泡排序
O(n2)
O(n2)
稳定
快速排序
O(n2)
O(n*log2n)
不稳定
选择排序
O(n2)
O(n2)
稳定
堆排序
O(n*log2n)
O(n*log2n)
不稳定
基数排序
O(n*log2n)
O(n2)
稳定
4000个数据的时间比较:
算法名称
用时
直接插入排序
0.062
折半插入排序
0.047
起泡排序
0.188
快速排序
0.000
选择排序
0.078
堆排序
0.000
基数排序
0.000
(三)源代码:
代码如下:
#include
#include
#include
#defineN4000
voidInsertSort()//第一个插入排序
{
inti,j,t;
inta[N];
for(i=0;i { a[i]=(int)rand(); printf("%d",a[i]); } printf("\n"); for(i=1;i { t=a[i]; for(j=i-1;j>=0&&t>a[t];j--) { a[j+1]=a[j]; a[j+1]=t; } } for(i=0;i { printf("插入排序的程序: %d\n",a[i]); } } voidBInsertSort()//第二个,折半插入排序 { inti=0,j=0,low=0,high=0,m=0; for(i=0;i { a[i]=(int)rand(); printf("%d",a[i]); } printf("\n"); for(i=2;i<=N;++i) { L[0]=L[i]; low=1;high=i-1; while(low<=high){ m=(low+high)/2; if(L[0] high=m-1; else low=m+1; } for(j=i-1;L[0] L[j+1]=L[j];//记录后移 L[high+1]=L[0];//插入 } } voidBubbleSort()//第三个,冒泡排序 { inti,j,l; inta[N]; for(i=0;i { a[i]=(int)rand(); printf("%d",a[i]); } printf("\n"); for(i=0;i { for(j=0;j { if(a[i]>a[i+1]) { l=a[i]; a[i]=a[i+1]; a[i+1]=l; } } printf("输出的冒泡排序数: %d",a[i]); } } intQuickSort()//第四个,快速排序 { intmid; intdata[N]; intlow; inthigh; for(i=0;i { a[i]=(int)rand(); printf("%d",a[i]); } printf("\n"); data[0]=data[low]; mid=data[low]; while(low { while((low { --high; } data[low]=data[high]; while((low { ++low; } data[high]=data[low]; } data[low]=data[0]; returnlow; } } voidChooseSort()//第五个,选择排序 { inti,j,k,l; inta[N]; for(i=0;i { a[i]=(int)rand(); printf("%d",a[i]); } printf("\n"); for(i=0;i<10;i++) { k=i; for(j=i+1;j { if(a[i]>a[j]) { l=a[i]; a[i]=a[j]; a[j]=l; } } printf("%d\n",a[i]); } } intHeapSort()//第六个,堆排序 { ints; inti; intr[N]; r[0]=r[s]; for(i=0;i { a[i]=(int)rand(); printf("%d",a[i]); } for(i=2*s;i+1<=N;i*=2) { if(i i++; if(r[0]>=r[i]) break; r[s]=r[i]; s=i; } r[s]=r[0]; return1; } typedefstructnode{ intkey; node*next; }RecType; StatusRadixSort(SqlistL)//第七个,基数排序 { intt,i,j,k,d,n=1; RecType*p,*s,*q,*head[10],*tail[10]; for(i=1;i<=L.length;i++) { s=(RecType*)malloc(sizeof(RecType)); s->key=L.r[i]; if(i==1) { q=s; p=s; t++; } else { q->next=s; q=s; t++; } q->next=NULL; } d=1; while(n>0) { for(j=0;j<10;j++) { head[j]=NULL; tail[j]=NULL; } while(p! =NULL) { k=p->key/d; k=k%10; if(head[k]==NULL) { head[k]=p; tail[k]=p; } else { tail[k]->next=p; tail[k]=p; } p=p->next; } p=NULL; for(j=0;j<10;j++) { if(head[j]! =NULL) { if(p==NULL) { p=head[j]; q=tail[j]; } else { q->next=head[j]; q=tail[j]; } } } q->next=NULL; d=d*10; n=0; m=1; while(m<=N) { if((L.r[m]/d)! =0) { n++; m++; } else m++; } } i=1; while(p! =NULL) { L.r[i]=p->key; i++; p=p->next; } returnOK; } //主函数 voidmain() { printf("请输入figure: "); scanf("%d",&figure); clock_tstart,finish;//定义clock_t用于计时 doubleduration; printf("\n**************************************************************************\n"); printf("\n"); printf("算法排序比较系统\n"); printf("\n"); printf("*************************************************************************\n"); printf("以下是各个排序算法的代号: \n\n"); printf("一、直接插入排序\n"); printf("二、折半插入排序\n"); printf("三、冒泡排序\n"); printf("四、快速排序\n"); printf("五、选择排序\n"); printf("六、堆排序\n"); printf("七、基数排序\n"); printf("八、退出该系统\n\n"); switch(figure) { case1: //直接插入排序 start=clock(); InsertSort(); finish=clock(); break; case2: //折半插入排序 start=clock(); BInsertSort(); finish=clock(); break; case3: //冒泡排序 start=clock(); BubbleSort(); finish=clock(); break; case4: //快速排序 start=clock(); QuickSort(); finish=clock(); break; case5: //选择排序 start=clock(); ChooseSort(); finish=clock(); break; case6: //堆排序 start=clock(); HeapSort(); finish=clock(); break; case7: //基数排序 start=clock(); RadixSort(l); finish=clock(); break; case8: //直接退出 break; } duration=(double)(finish-start)/1000;//输出算术时间 printf("\n本次的时间是: %lfseconds\n",duration); } 感想体会与总结 1、做什么都需要耐心,做设计写程序更需要耐心。 一开始的时候,我写函数写的很快,可是等最后调试的时候发现错误很隐蔽,就很费时间了。 后来我先在纸上构思出函数的功能和参数,考虑好接口之后才动手编,这样就比较容易成功了。 2、做任何事情我决定都应该有个总体规划。 之后的工作按照规划逐步展开完成。 对于一个完整的程序设计,首先需要总体规划写程序的步骤,分块写分函数写,然后写完一部分马上纠错调试。 而不是像我第一个程序,一口气写完,然后再花几倍的时间调试。 一步步来,走好一步再走下一步。 写程序是这样,做项目是这样,过我们的生活更是应该这样。 3、感觉一开始设计结构写函数体现的是数据结构的思想,后面的调试则更加体现了人的综合素质,专业知识、坚定耐心、锲而不舍,真的缺一不可啊。 4、通过这次课设,不仅仅复习了C语言相关知识、巩固了数据结构关于栈和排序的算法等知识,更磨练了我的意志。 5、c语言是一门高效的高级语言,但是有些算法很难得掌握,不过通过不但的学习,相信会学的很好的。 好的算法+编程技巧+高效率=好的程序。
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- 关 键 词:
- 语言 课程设计 各种 排序 算法 设计 分析
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