查找排序实验报告.docx

查找排序实验报告.docx

《查找排序实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《查找排序实验报告.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

查找排序实验报告

《编程实训》

实验报告书

专  业：

计算机科学与技术              

班  级：

151班              

学  号：

姓  名：

指导教师：

日  期：

2016年6月30日              

一、需求分析…………………………………………………………………………………3

1.任务要求……………………………………………………………………………………3

2.软件功能分析………………………………………………………………………………3

3.数据准备……………………………………………………………………………………3

二、概要设计…………………………………………………………………………………3

1.功能模块图………………………………………………………………………………4

2.模块间调用关系…………………………………………………………………………4

3.主程序模块………………………………………………………………………………5

4.抽象数据类型描述…………………………………………………………………………5

三、详细设计…………………………………………………………………………………6

1.存储结构定义………………………………………………………………………………6

2.各功能模块的详细设计……………………………………………………………………7

四、实现和调试………………………………………………………………………………7

1.主要的算法………………………………………………………………………………7

2.主要问题及解决…………………………………………………………………………8

3.测试执行及结果……………………………………………………………………………8

五、改进………………………………………………………………………………………9

六、附录……………………………………………………………………………………9

1.查找源程序………………………………………………………………………………9

2.排序源程序………………………………………………………………………………9

1 需求分析   

1.1 任务要求 

对于从键盘随机输入的一个序列的数据，存入计算机内，给出各种查找算法的实现；以及各种排序算法的实现。

1.2 软件功能分析

任意输入n个正整数，该程序可以实现各类查找及排序的功能并将结果输出。

1.3 数据准备

任意输入了5个正整数如下：

1223455678

2 概要设计（如果2，3合并可以省略2.4）   

2.1 功能模块图（注：

含功能说明）

2.2 模块间调用关系   

2.3 主程序模块 

2.4 抽象数据类型描述

存储结构：

数据结构在计算机中的表示（也称映像）叫做物理结构。

又称为存储结构。

数据类型（datatype）是一个“值”的集合和定义在此集合上的一组操作的总称。

3 详细设计

3.1 存储结构定义

查找：

typedefintElemType;

//顺序存储结构

typedef struct

{

ElemType*elem; //数据元素存储空间基址，建表时按实际长度分配，号单元留空

int length;   //表的长度

}SSTable;

排序：

typedefstruct

{         //定义记录类型

intkey;             //关键字项

}RecType;

typedefRecTypeSeqList[Max+1]; //SeqList为顺序表，表中第0个元素作为哨兵

3.2 各功能模块的详细设计

查找：

voidCreate（SSTable*table,intlength）;  //构建顺序表

voidFillTable（SSTable*table）//无序表的输入

intSearch_Seq（SSTable*table,ElemTypekey）;  //哨兵查找算法  

voidSort（SSTable*table）    //排序算法

intSearch_Bin（SSTable*table,ElemTypekey）   //二分法查找（非递归）

排序：

voidInsertSort（SeqListR） //对顺序表R中的记录R[1‥n]按递增序进行插入排序

voidBubbleSort（SeqListR）//自下向上扫描对R做冒泡排序

intPartition（SeqListR,inti,intj）//对R[i‥j]做一次划分，并返回基准记录的位置

voidQuickSort（SeqListR,intlow,inthigh）   //R[low..high]快速排序

voidSelectSort（SeqListR）//直接选择排序

voidHeapify（SeqListR,intlow,inthigh）    //大根堆调整函数

voidMergePass（SeqListR,intlength） //归并排序

4 实现和调试

4.1 主要的算法

查找：

①建立顺序存储结构，构建一个顺序表，实现顺序查找算法。

typedef struct{

ElemType*elem; //数据元素存储空间基址，建表时按实际长度分配，号单元留空

int length;   //表的长度

}SSTable;

②对顺序表先排序后，实现行二分法查找相关操作。

③定义二叉树节点，根据节点的值进行查找，并且实现节点的插入，删除等操作。

typedefstructBiTnode{  //定义二叉树节点

intdata;//节点的值

structBiTnode*lchild,*rchild;

}BiTnode,*BiTree;

④定义哈希表以及要查找的节点元素，创建哈希表，实现其相关查找操作。

typedefstruct{

intnum;

}Elemtype;  //定义查找的结点元素

typedefstruct{

Elemtype*elem;//数据元素存储基址

intcount;//数据元素个数

intsizeindex;

}HashTable;//定义哈希表

排序：

2.排序相关实验内容及步骤。

①定义记录类型。

typedefstruct{         

intkey;             //关键字项

}RecType;

②实现直接插入排序：

每次将一个待排序的记录，按其关键字大小插入到前面已排序好的子文件中的适当位置，直到全部记录插入完成为止。

③实现冒泡排序：

设想被排序的记录数组R[1‥n]垂直排序。

根据轻气泡不能在重气泡之下的原则，从下往上扫描数组R，凡扫描到违反本原则的轻气泡，就使其向上“漂浮”（交换），如此反复进行，直到最后任意两个气泡都是轻者在上，重者在下为止。

④实现快速排序：

在待排序的n个记录中任取一个记录（通常取第一个记录），把该记录作为支点（又称基准记录）（pivot），将所有关键字比它小的记录放置在它的位置之前，将所有关键字比它大的记录放置在它的位置之后（称之为一次划分过程）。

之后对所分的两部分分别重复上述过程，直到每部分只有一个记录为止。

⑤实现直接选择排序：

第i趟排序开始时，当前有序区和无序区分别为R[1‥i-1]和R[i‥n]（1≤i≤n-1），该趟排序则是从当前无序区中选择出关键字最小的记录R[k]，将它与无序区的的第一个记录R[i]交换，有序区增加一个记录，使R[1‥i],和R[i+1‥n]分别为新的有序区和新的无序区。

如此反复进行，直到排序完毕。

⑥实现堆排序：

它是一种树型选择排序，特点是：

在排序的过程中，将R[1‥n]看成是一个完全二叉树的顺序存储结构，利用完全二叉树中双亲结点和孩子结点之间的内在关系，在当前无序区中选择关键字最大（或最小）的记录。

即：

把待排序文件的关键字存放在数组R[1‥n]子中，将R看成是一棵二叉树，每个结点表示一个记录，源文件的第一个记录R[1]作为二叉树的根，以下各记录R[2‥n]依次逐层从左到右排列，构成一棵完全二叉树，任意结点R[i]的左孩子是R[2i]，右孩子是R[2i+1]，双亲是R[i/2]。

⑦实现二路归并排序：

假设初始序列n个记录，则可看成是n个有序的子序列，每个子序列的长度为1，然后两两归并，得到[n/2]个长度为2或1的有序子序列；再两两归并，……，如此重复，直到一个长度为n的有序序列为止。

4.2 主要问题及解决

在实验前对于各种查找和排序的算法不是很熟悉，所以花了一些时间去复习。

有些代码反复测试还是找不出错误，最后也是翻阅了书本并仔细思考才改进了算法并成功测试出了结果。

这次试验大大提升了我对排序算法及查找算法的熟练程度。

4.3 测试执行及结果

查找算法：

任意输入若干正整数并测试如下：

排序算法：

任意输入数字并测试如下：

5 改进

根据提示的代码，经过一系列调试后最终出了结果。

在一开始运行时总是出错，特别是二叉树的测试，代码有些小错误导致测试的时候程序总是出错。

最后改动了一下提高了程序的稳定性并成功运行出了结果。

6附录

【附录1----查找源程序】

#include"iostream"

#include"stdlib.h"

#include"stdio.h"

#include"malloc.h"

#defineMAX11

usingnamespacestd;

typedefintElemType;

//顺序存储结构

typedef struct

{

ElemType*elem; //数据元素存储空间基址，建表时按实际长度分配，号单元留空

int length;   //表的长度

}SSTable;

voidCreate（SSTable*table,intlength）;  

voidDestroy（SSTable*table）;

intSearch_Seq（SSTable*table,ElemTypekey）;    

voidTraverse（SSTable*table,void（*visit）（ElemTypeelem））;

voidCreate（SSTable**table,intlength） //构建顺序表

{

SSTable*t=（SSTable*）malloc（sizeof（SSTable））;//分配空间

t->elem=（ElemType*）malloc（sizeof（ElemType）*（length+1））;

t->length=length;

*table=t;

}

voidFillTable（SSTable*table）//无序表的输入

{

ElemType*t=table->elem;

for（inti=0;ilength;i++） //for循环，输入各个元素

{

t++;

scanf（"%d",t）;    //输入元素

getchar（）;

}

}

voidDestroy（SSTable*table） //销毁表

{

free（table->elem）;//释放元素空间

free（table）;//释放表的空间

}

voidPrintTable（SSTable*table） //打印查找表

{

inti;      //定义变量

ElemType*t=table->elem;

for（i=0;ilength;i++）     //进入循环，依次打印表中元素

{

t++;

printf（"%d",*t）;    //打印输出

}

printf（"\n"）;

}

intSearch_Seq（SSTable*table,ElemTypekey） //哨兵查找算法

{

table->elem[0]=key;       //设置哨兵

intresult=0;     //找不到时，返回

inti;

for（i=table->length;i>=1;i--）  

{

if （table->elem[i]==key） 

{

result=i;

break;

}

}

returnresult;           //返回结果

}

voidprintSeq（）

{

SSTable*table;    //先设置几个变量

intr;

int  n;

ElemTypekey;

printf（"请输入元素个数:

"）;

scanf（"%d",&n）;     //输入元素个数

Create（&table,n）;          //建立表

printf（"请输入"）;cout<

"）;

FillTable（table）;          //输入无序表的值

printf（"您输入的%d个值是：

\n",n）;

PrintTable（table）;          //打印无序表

printf（"请输入关键字的值:

"）;

scanf（"%d",&key）;

printf（"\n"）;

printf（"顺序查找法运行结果如下：

\n\n"）;

Search_Seq（table,key）;       //哨兵查找算法

r=Search_Seq（table,key）;

if（r>0）

{

printf（"关键字%d在表中的位置是：

%d\n",key,r）;//打印关键字在表中的位置

printf（"\n"）;

}

else //查找失败

{

printf（"查找失败，表中无此数据。

\n\n"）;

}

}

voidSort（SSTable*table）    //排序算法  

{

inti,j;

ElemTypetemp;

for（i=table->length;i>=1;i--）  //从前往后找

{

for（j=1;j

{

if（table->elem[j]>table->elem[j+1]）

{

temp=table->elem[j];

table->elem[j]=table->elem[j+1];

table->elem[j+1]=temp;

}

}

}

}

intSearch_Bin（SSTable*table,ElemTypekey）   //二分法查找（非递归）

{

intlow=1;

inthigh=table->length;

intresult=0;     //找不到时，返回

while（low<=high）    //low不大于high时

{

intmid=（low+high）/2;

if（table->elem[mid]==key）    //如果找到

{

result=mid;

break;

}

elseif（keyelem[mid]）    //如果关键字小于mid对应的值

{

high=mid-1;

}

else 

{

low=mid+1;

}

}

returnresult;        //返回结果

}

voidprintBin（）

{

SSTable*table;    //声明变量

intr;

int  n;

ElemTypekey;

printf（"请输入元素个数:

"）;

scanf（"%d",&n）;

Create（&table,n）;       //建立表

printf（"请输入"）;cout<

"）;

FillTable（table）;       //输入无序表的值

printf（"您输入的%d个值是：

\n",n）;

PrintTable（table）;      //打印无序表

printf（"请输入关键字的值:

"）;

scanf（"%d",&key）;

printf（"\n"）;

Sort（table）;         //对无序表进行排序

printf（"数据排序后的顺序如下：

\n\n"）;

PrintTable（table）;      //打印有序表

printf（"\n"）;

printf（"二分查找法的运行结果如下：

\n\n"）;

r=Search_Bin（table,key）;     //二分（非递归）查找算法

if（r>0）

printf（"关键字%d在表中的位置是：

%d\n",key,r）;

else

{

printf（"查找失败，表中无此数据。

\n\n"）;

}

}

//二叉排序树

typedefstructBiTnode       //定义二叉树节点

{

intdata;//节点的值

structBiTnode*lchild,*rchild;      //节点的左孩子，节点的右孩子

}BiTnode,*BiTree;

//查找（根据节点的值查找）返回节点指针

BiTreesearch_tree（BiTreeT,intkeyword,BiTree*father）

{

BiTreep;      //临时指针变量

*father=NULL;       //先设其父亲节点指向空

p=T;        //p赋值为根节点（从根节点开始查找）

while（p&&p->data!

=keyword）//如果不是p不指向空且未找到相同值的节点

{

*father=p;//先将父亲指向自己（注意：

这里传过来的father是二级指针）

if（keyworddata）       //如果要找的值小于自己的值

p=p->lchild;     //就向自己的左孩子开始找

else

p=p->rchild;      //否则向自己的右孩子开始查找

}

returnp;          //如果找到了则返回节点指针

}

BiTreecreat_tree（intcount）

{

BiTreeT,p;         //设置两个临时变量T,p

inti=1;

while（i<=count）

{

if（i==1）        //如果i=1，说明还是空树

{

p=（BiTnode*）malloc（sizeof（BiTree））;//使p指向新分配的节点

if（!

p）//分配未成功

returnNULL;

T=p;//分配成功,T=p（这里实际上T就是根节点）

scanf（"%d",&p->data）;//输入p指向节点的值

p->lchild=p->rchild=NULL;//p的左孩子和右孩子都指向空