数据结构与算法排序分析.docx
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数据结构与算法排序分析.docx
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数据结构与算法排序分析
《数据结构与算法》实验报告
班级学号
姓名
实验周次
实验日期
xxxxx
xxxxxx
xxxxxx
2015年10月28日
实验02:
排序
一、实验目的
1.掌握各种常用排序方法的特点及其存储的方式。
2.掌握各种排序算法的要求、方法和过程。
3.了解各种排序算法效率的分析和计算方法。
二、实验内容
以Sort01(ReferenceParameter).cpp或者Sort02(PointerParameter).cpp为基础,实现如图2-1程序界面所示的常用排序算法。
注意:
功能4(快速排序)、功能6(堆排序)和功能7(归并排序)是需要完成的部分;功能5(希尔排序)因为本学期采用的课本上没有提及,所以直接将答案给出了,大家只需看懂理解即可,其它和排序无关的功能项均已给出实现代码,大家无需更改。
三、实验要求
1、Sort01(ReferenceParameter).cpp和Sort02(PointerParameter).cpp选做其中一题即可(两题代码的思路完全一致,只有实现时参数传递方式的差别)。
2、演示程序SortDemo.exe中的所有排序均是升序排列,但完成本实验时,学号为单号的同学:
排序时要求升序排列;学号为双号的:
排序时要求降序排列。
3、实验报告电子稿和打印稿及其它提交方面的要求同实验01。
四、运行结果
图2-1随机产生一批整数并快速排序
图2-2随机排列表中元素并希尔排序
图2-3随机排列表中元素并希尔排序
图2-4随机排列表中元素并归并排序
五、参考程序
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#include"time.h"
#defineMAX50
//顺序表结构体
typedefstruct
{
ints[MAX];//存放一批随机整数,数组大小MAX不能扩充
intlength;//当前表中元素的个数
}SeqList;
//功能菜单
voidmenu()
{
printf("\n\t*************排------序*************\n");
printf("\t*1随机产生一批整数*\n");
printf("\t*2手动输入一批整数*\n");
printf("\t*3将表中数据随机化*\n");
printf("\t*4快速排序*\n");
printf("\t*5希尔排序*\n");
printf("\t*6堆排序*\n");
printf("\t*7归并排序*\n");
printf("\t*8依次显示表中所有数据*\n");
printf("\t*0退出程序*\n");
printf("\t************************************\n");
}
/*初始化一个空的顺序表*/
SeqList*init()
{
//开辟顺序表空间
SeqList*p=(SeqList*)malloc(sizeof(SeqList));
//设置顺序表的初始长度为0
p->length=0;
//返回整个顺序表的(起始)地址
returnp;
}
/*随机产生一批整数到线性表中*/
voidrandGen(SeqList*p)
{
intnum,i;
printf("请输入元素个数(<=%d):
\n",MAX-1);
scanf("%d",&num);
srand((int)time(0));
if(num<=MAX)
{
//随机产生num个整数存入顺序表中(从1号单元开始存放,0号单元留作“哨兵”)
for(i=1;i<=num;i++)
p->s[i]=1+(int)(100.0*rand()/(RAND_MAX+1.0));
p->length=num;
printf("顺序表中已成功放入%d个整数!
\n",num);
}
else
printf("顺序表空间不够,请重新输入元素个数!
\n");
}
/*手动输入一批整数到线性表中*/
voidmanInput(SeqList*p)
{
intnum,i;
printf("请输入元素个数(<=%d):
\n",MAX-1);
scanf("%d",&num);
printf("请输入%d个整数:
\n",num);
if(num<=MAX-1)
{
//输入num个整数存入顺序表中(从1号单元开始存放,0号单元留作“哨兵”)
for(i=1;i<=num;i++)
scanf("%d",&(p->s[i]));
p->length=num;
printf("顺序表中已成功输入%d个整数!
\n",num);
}
else
printf("顺序表空间不够,请重新输入元素个数!
\n");
}
/*将顺序表中现有元素打乱为随机排列*/
voidrandomizeList(SeqList*p)
{
inti,selectLoc,tmp;
//借助选择法排序的思想,每次从尚未挑选的序列中随机挑选一个元素,
//将随机选中的元素交换到尚未选中元素序列的最前面或最后面。
for(i=1;i
{
//产生一个属于区间[i,p->length]的随机数selectLoc
selectLoc=i+(int)((p->length-i)*rand()/(RAND_MAX+1.0));
if(selectLoc!
=i)
{
tmp=p->s[i];
p->s[i]=p->s[selectLoc];
p->s[selectLoc]=tmp;
}
}
//反过来再来一遍
for(i=p->length;i>1;i--)
{
//产生一个属于区间[0,i]的随机数selectLoc
selectLoc=1+(int)(i*rand()/(RAND_MAX+1.0));
if(selectLoc!
=i)
{
tmp=p->s[i];
p->s[i]=p->s[selectLoc];
p->s[selectLoc]=tmp;
}
}
printf("顺序表中的元素已经重新随机排列!
\n");
}
//快速排序——划分函数
intPartition(intR[],intlow,inthigh)
{
//对记录子序列R[low...high]进行一趟快速排序,并返回枢轴记录所在位置
intpivotkey;
R[0]=R[low];
pivotkey=R[low];
while(low { while(low --high; if(low R[low++]=R[high];//将比枢轴记录小的记录移到低端 while(low ++low; if(low R[high--]=R[low];//将比枢轴记录大的记录移到高端 } R[low]=R[0]; returnlow;//最后返回枢轴的位置(下标) } //快速排序——递归函数 voidQSort(intR[],ints,intt) { //对记录R[s...t]进行快速排序 intpivotloc; if(s { pivotloc=Partition(R,s,t);//对R[s...t]进行一次划分,并返回枢轴的位置 QSort(R,s,pivotloc-1); QSort(R,pivotloc+1,t); } } /*快速排序的主调函数*/ voidquickSort(SeqList*p) { //对顺序表P进行快速排序 QSort(p->s,1,p->length); printf("已采用快速排序算法成功排序! \n"); } //一趟希尔插入排序(实质为直接插入排序的变形) voidshellInsert(SeqList*p,intdk) { inti,j; for(i=dk+1;i<=p->length;++i) if(p->s[i] { p->s[0]=p->s[i];//设置插入排序的“哨兵” for(j=i-dk;j>0&&p->s[0] p->s[j+dk]=p->s[j]; p->s[j+dk]=p->s[0]; } } /*希尔排序(缩小增量排序),假设增量设置为5,3,1*/ voidshellSort(SeqList*p,intdlta[],intt) { intk; //按增量序列dlta[0..t-1]对顺序表中的元素作希尔排序 for(k=0;k shellInsert(p,dlta[k]); printf("已采用希尔排序算法成功排序! \n"); } //堆排序——将p->s[m..n]区间元素重新调整为堆的函数 voidheapAdjust(SeqList*p,intm,intn) { //使得p->s[m...n]成为大堆 intj,rc; rc=p->s[m]; for(j=2*m;j<=n;j*=2) { if(j ++j; if(rc>=p->s[j])break; p->s[m]=p->s[j]; m=j; } p->s[m]=rc; } /*堆排序*/ voidheapSort(SeqList*p) { //对顺序表p进行堆排序 intrc,i; for(i=p->length/2;i>0;--i) heapAdjust(p,i,p->length); for(i=p->length;i>1;--i) { rc=p->s[1]; p->s[1]=p->s[i]; p->s[i]=rc; heapAdjust(p,1,i-1); } printf("已采用堆排序算法成功排序! \n"); } //归并排序——合并有序表 //将有序的SR[1..m]和SR[m+1..n]归并为有序的TR[i..n] voidMerge(intSR[],intTR[],inti,intm,intn) { //将有序的SR[i...m]和SR[m+1...n]归并为有序的TR[i...n] intk,j; for(j=m+1,k=i;i<=m&&j<=n;++k)//将SR中记录由小到大的并入TR { if(SR[i]<=SR[j]) TR[k]=SR[i++]; elseTR[k]=SR[j++]; } while(i<=m)TR[k++]=SR[i++];//将剩余的SR[i...m]复制到TR while(j<=n)TR[k++]=SR[j++];//将剩余的SR[j...n]复制到TR } //归并排序——递归函数部分 //将SR[]中的数据借助辅助空间TR2排序后存入TR1[]中。 voidMsort(intSR[],intTR2[],intTR1[],ints,intt) { //对SR[s...t]进行归并排序,排序后的记录存入TR1[s...t] voidMsort2(intSR[],intTR1[],ints,intt); Msort2(SR,TR1,s,t); } voidMsort2(intSR[],intTR1[],ints,intt) { intm; int*TR3=(int*)malloc((t+1)*sizeof(int)); if(s==t)TR1[s]=SR[s]; else { m=(s+t)/2;//将SR[s...t]平分为SR[s...m]和SR[m+1...t] Msort2(SR,TR3,s,m); Msort2(SR,TR3,m+1,t); Merge(TR3,TR1,s,m,t); } } /*归并排序——主调函数*/ voidmergeSort(SeqList*p) { //开辟辅助空间 int*auxSpa=(int*)malloc((p->length+1)*sizeof(int)); //调用递归函数作归并排序 Msort(p->s,auxSpa,p->s,1,p->length); //释放辅助空间 free(auxSpa); printf("已采用归并排序算法成功排序! \n"); } /*显示表中所有数据*/ voidshowAll(SeqList*p) { inti; if(p->length>0) { printf("当前表中的元素个数为%d,依次如下: \n",p->length); for(i=1;i<=p->length;i++) printf("%d",p->s[i]); printf("\n"); } else printf("当前顺序表为空! \n"); } voidmain() { intchoice=-1; SeqList*plist; intincArr[]={5,3,1};//将希尔排序的增量设置为5,3,1 plist=init(); while (1) { menu(); fflush(stdin); printf("\t请选择一个菜单项: "); scanf("%d",&choice); switch(choice) { case1: //随机产生一组整数放入表中 randGen(plist); showAll(plist); break; case2: //手动输入一批整数放入表中 manInput(plist); showAll(plist); break; case3: //将现有表中数据随机化排列 randomizeList(plist); showAll(plist); break; case4: //快速排序 quickSort(plist); showAll(plist); break; case5: //希尔排序(增量为3个,依次为5,3,1) shellSort(plist,incArr,3); showAll(plist); break; case6: //堆排序 heapSort(plist); showAll(plist); break; case7: //归并排序 mergeSort(plist); showAll(plist); break; case8: //按顺序显示表中所有数据 showAll(plist); break; case0: exit(0); break; default: printf("\t您输入的菜单项不存在,请重新选择! \n"); } choice=-1;//表示未选择菜单项或者菜单项选择错误 } }
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数据结构 算法 排序 分析
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