数据结构课程设计排序算法比较完整版61601.docx
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数据结构课程设计排序算法比较完整版61601
XXXXXX大学
《数据结构》课程设计报告
排序算法比较
1、需求分析
2、程序的主要功能
3、程序运行平台
4、数据结构
5、算法及时间复杂度
6、测试用例
7、程序源代码
二感想体会与总结
排序算法比较
一、需求分析
利用随机函数产生N个随机整数(N=500,1000,1500,2000,2500,…,30000),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(统计为图表坐标形式)。
二、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。
三、程序运行平台
VisualC++6.0版本
四、数据结构
本程序的数据结构为线形表,线性顺序表、线性链表。
。
1、结构体:
typedefstruct
{
int*r;//r指向线形表的第一个结点。
r[0]闲置,不同的算法有不同的用处,如用作哨兵等。
intlength;//顺序表的总长度
}Sqlist;
2、空线性表
StatusInitSqlist(Sqlist&L)
{
L.r=(int*)malloc(MAXSIZE*sizeof(int));//分配存储空间
if(!
L.r)
{
printf("存储分配失败!
");
exit(0);
}//存储分配失败
L.length=0;//初始长度为0
returnOK;
}
五、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
10000个数据的时间比较:
算法名称
用时
直接插入排序
0.25
折半插入排序
0.219
起泡排序
0.704
快速排序
0.016
选择排序
0.39
堆排序
0.0001
基数排序
0.016
六、测试用例
1、首先选择需要排序的数字个数,比如输入5000。
2、系统显示出随机产生的随机数。
用户选择排序方式,比如选择1.直接插入排序
3、系统将随机数排序后整齐的显示出来。
4、用户可以选择继续排序或者退出系统。
七、程序源代码
/**********************************************************************************************
第六题:
排序算法比较
设计要求:
利用随机函数产生N个随机整数(N=500,1000,1500,2000,2500,…,30000),
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(统计
为图表坐标形式)。
************************************************************************************************/
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#include"time.h"//计时
#defineERROR0
#defineOK1
#defineOVERFLOW-2
#defineMAXSIZE//用户自己规定排序的数字的长度
typedefintStatus;
typedefstruct
{
int*r;//r[0]闲置
intlength;//顺序表的总长度
}Sqlist;
//构造一个空线性表
StatusInitSqlist(Sqlist&L)
{
L.r=(int*)malloc(MAXSIZE*sizeof(int));//分配存储空间
if(!
L.r)
{
printf("存储分配失败!
");
exit(0);
}//存储分配失败
L.length=0;//初始长度为0
returnOK;
}
//输入随机数并显示在界面上
StatusScanfSqlist(int&N,Sqlist&L)
{
inti;
printf("请输入要排序的元素个数N:
");
scanf("%d",&N);
for(i=1;i<=N;i++)
L.r[i]=rand();//随机产生样本整数
printf("\n\n");
printf("随机产生了%d个随机数,它们是:
\n",N);
for(i=1;i<=N;i++)
{
printf("%7.2d",L.r[i]);
}
printf("\n");
L.length=N;//存储线性表的长度
returnOK;
}
//输出排序之后的数据
StatusPrintfSqlist(intN,SqlistL)
{
inti;
printf("数据个数:
");//输出数据个数
printf("%d\n",L.length);
printf("排序后的数据:
(从左向右依次增大)\n");//输出数据
for(i=1;i<=N;i++)
printf("%7.2d",L.r[i]);
printf("\n");
returnOK;
}
//***************************************************************
//直接插入排序
//***************************************************************
StatusInsertSort(Sqlist&L)//参考书P265算法10.1
{
inti,j;
if(L.length==0)
{
printf("要排序的数据为空!
");
returnERROR;
}
for(i=2;i<=L.length;i++)
{
if(L.r[i] { L.r[0]=L.r[i];//复制为监视哨 L.r[i]=L.r[i-1]; for(j=i-2;L.r[0] { L.r[j+1]=L.r[j];//记录后移 } L.r[j+1]=L.r[0];//插入到正确位置 } } returnOK; } //*************************************************************** //折半插入排序 //*************************************************************** StatusBInsertSort(Sqlist&L)//参考书P267算法10.2 { inti,j,mid,low,high; if(L.length==0) { printf("要排序的数据为空! "); returnERROR; } for(i=2;i<=L.length;i++) { L.r[0]=L.r[i];//将L.r[i]暂存在L.r[0] low=1; high=i-1; while(low<=high)//在r[low..high]中折半查找有序插入的位置 { mid=(low+high)/2; if(L.r[0] { high=mid-1; } else { low=mid+1;//插入点在高半区 } }//while for(j=i-1;j>=high+1;j--)//插入点后的数据后移 { L.r[j+1]=L.r[j]; } L.r[high+1]=L.r[0];//将数据插入 }//for returnOK; } /******************************************************************************** 希尔排序 *********************************************************************************/ //参考书P272算法10.4及10.5 /*StatusShellInsert(Sqlist&L,intdk)//希尔插入排序 { inti,j;//前后位置的增量是dk for(i=dk+1;i<=L.length;i++)//r[0]只是暂存单元,不是哨兵, { if(L.r[i]
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