数据结构实验报告--排序算法选择
排序算法选择
一、目的与要求
- 掌握树及图型结构的逻辑特点及存储实现；
- 根据选题，按规范化流程完成课程设计报告：
⑴．提供需求分析。（15分）
⑵．列出概要设计。（包括：抽象数据类型的描述；程序结构图或功能模块图）（20分）
⑶．给出详细设计。（包括：①存储结构的描述；②算法的详细设计，对复杂算法，最好画出其N-S流程图；③函数的调用关系图）（30分）
⑷．进行调试分析（注：调试时遇到的问题及解决方法，程序的输出结果及对结果的分析）。（15分）
⑸. 整理设计总结。（设计心得体会，以及其他总结信息等）（10分）
⑹．附有程序清单（注：代码可具有适当注释，用来说明程序的功能、结构）。（10分）
二、设计步骤
1.提供需求分析。
由用户选择对该组数据进行排序的方法：直接插入排序、冒泡排序、快速排序、简单选择排序。并可以查看每趟排序的结果。
需要不同的排序方法函数
2.列出概要设计
抽象数据类型的描述 无
程序结构图或功能模块图
3.详细设计
存储结构的描述
srand((unsigned)time(NULL));
int a[10];
for (int i = 0; i < 10; i++)
a[i] = rand() % 100;//生成随机数组
算法的详细设计
void InsertSort(int* a, int n)//直接插入
{
assert(a);
int i, j;
for (i = 1; i < n; i++)
{
if (a[i] < a[i - 1])
{
int temp = a[i];
for (j = i - 1; j >= 0 && a[j] > temp; j--)
{
a[j + 1] = a[j];
}
a[j + 1] = temp;
}
printf("第%02d趟：", i);
PrintArray(a, n);
}
}
void shellInsert(int array[], int n)//Hibbard增量 希尔
{
int t = (int)(log(n + 1) / log(2));//t为排序趟数，排序趟数应为log2(n+1)的整数部分
int i, dk;
for (i = 1; i <= t; i++)
{
dk = (int)(pow(2, t - i + 1) - 1);//计算Hibbard增量
//根据当前增量进行插入排序
int k, j, temp;
for (k = dk; k < n; k++)//分别向每组的有序区域插入
{
temp = array[k];
for (j = k - dk; (j >= k % dk) && array[j] > temp; j -= dk)//比较与记录后移同时进行
array[j + dk] = array[j];
if (j != k - dk)
array[j + dk] = temp;//插入
}
}
}
void ShellSort(int* a, int n)//希尔插入
{
assert(a);
int gap = n;
int i, j, k = 1;
while (gap /= 2)
{
for (i = gap; i < n; i++)
{
int temp = a[i];
for (j = i - gap; j >= 0 && a[j] > temp; j -= gap)
{
a[j + gap] = a[j];
}
a[j + gap] = temp;
}
printf("第%02d趟：", k++);
PrintArray(a, n);
}
}
void BubbleSort(int* a, int n)//冒泡排序
{
assert(a);
int i, j = n, k = 1;
int flag = 1;
while (flag)
{
flag = 0;
for (i = 1; i < j; i++)
{
if (a[i] < a[i - 1])
{
swap(&a[i], &a[i - 1]);
flag = 1;
}
}
j--;
if (flag)
{
printf("第%02d趟：", k++);
PrintArray(a, n);
}
}
}
void SelectionSort(int* a, int n)//直接选择
{
assert(a);
int min, i, j;
for (i = 0; i < n; i++)
{
min = i;
for (j = i; j < n; j++)
{
if (a[j] < a[min])
min = j;
}
swap(&a[i], &a[min]);
printf("第%02d趟：", i+1);
PrintArray(a, n);
}
}
void QuickSort(int* a, int left, int right, int n)//快速排序
{
assert(a);
if (left < right)
{
static int k = 1;
int i = left, j = right, x = a[left];
while (i < j)
{
while (i < j && a[j] >= x) // 从右向左找第一个小于x的数
j--;
if (i < j)
a[i++] = a[j];
while (i < j && a[i] < x) // 从左向右找第一个大于等于x的数
i++;
if (i < j)
a[j--] = a[i];
}
a[i] = x;
printf("第%02d趟：", k++);
PrintArray(a, n);
QuickSort(a, left, i - 1, n);
QuickSort(a, i + 1, right, n);// 递归调用
}
}
void MergeSort(int*a, int left, int right, int* temp)//归并排序
{
if (left >= right)
return;
int mid = (left + right) / 2;//left + ((right - left) >> 1);
int begin1, begin2, end1, end2;
int i = 0;
MergeSort(a, left, mid, temp);
MergeSort(a, mid + 1, right, temp);
begin1 = left;
end1 = mid;
begin2 = mid + 1;
end2 = right;
i = left;
while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
{
if (a[begin1] > a[begin2])
{
temp[i++] = a[begin2++];
}
else
{
temp[i++] = a[begin1++];
}
}
while (begin1 <= end1)
{
temp[i++] = a[begin1++];
}
while (begin2 <= end2)
{
temp[i++] = a[begin2++];
}
//memcpy(a + left, temp + left, end1-left);
for (i--; i >= left; i--)
{
a[i] = temp[i];
}
}
函数的调用关系
选择哪种排序方法，调用对应函数
4.进行调试分析
成功输出了从小到大的数字，说明排序算法实现正确
三、设计总结
通过本次实验，我完成各种不同的排序算法，实现了对排序算法的应用，并看到计算机在实现不同排序时，每一趟的排序情况，更加深刻理解排序算法。
四、代码清单
#include
#include
#include
#include
#include
#include
void swap(int* a, int* b)
{
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
void PrintArray(int* a, int n)
{
int i = 0;
for (; i < n - 1; ++i)
{
printf("%d ", a[i]);
}
printf("%d\n", a[i]);
}
//自小到大
void InsertSort(int* a, int n)//直接插入
{
assert(a);
int i, j;
for (i = 1; i < n; i++)
{
if (a[i] < a[i - 1])
{
int temp = a[i];
for (j = i - 1; j >= 0 && a[j] > temp; j--)
{
a[j + 1] = a[j];
}
a[j + 1] = temp;
}
printf("第%02d趟：", i);
PrintArray(a, n);
}
}
void shellInsert(int array[], int n)//Hibbard增量 希尔
{
int t = (int)(log(n + 1) / log(2));//t为排序趟数，排序趟数应为log2(n+1)的整数部分
int i, dk;
for (i = 1; i <= t; i++)
{
dk = (int)(pow(2, t - i + 1) - 1);//计算Hibbard增量
//根据当前增量进行插入排序
int k, j, temp;
for (k = dk; k < n; k++)//分别向每组的有序区域插入
{
temp = array[k];
for (j = k - dk; (j >= k % dk) && array[j] > temp; j -= dk)//比较与记录后移同时进行
array[j + dk] = array[j];
if (j != k - dk)
array[j + dk] = temp;//插入
}
}
}
void ShellSort(int* a, int n)//希尔插入
{
assert(a);
int gap = n;
int i, j, k = 1;
while (gap /= 2)
{
for (i = gap; i < n; i++)
{
int temp = a[i];
for (j = i - gap; j >= 0 && a[j] > temp; j -= gap)
{
a[j + gap] = a[j];
}
a[j + gap] = temp;
}
printf("第%02d趟：", k++);
PrintArray(a, n);
}
}
void BubbleSort(int* a, int n)//冒泡排序
{
assert(a);
int i, j = n, k = 1;
int flag = 1;
while (flag)
{
flag = 0;
for (i = 1; i < j; i++)
{
if (a[i] < a[i - 1])
{
swap(&a[i], &a[i - 1]);
flag = 1;
}
}
j--;
if (flag)
{
printf("第%02d趟：", k++);
PrintArray(a, n);
}
}
}
void SelectionSort(int* a, int n)//直接选择
{
assert(a);
int min, i, j;
for (i = 0; i < n; i++)
{
min = i;
for (j = i; j < n; j++)
{
if (a[j] < a[min])
min = j;
}
swap(&a[i], &a[min]);
printf("第%02d趟：", i+1);
PrintArray(a, n);
}
}
void QuickSort(int* a, int left, int right, int n)//快速排序
{
assert(a);
if (left < right)
{
static int k = 1;
int i = left, j = right, x = a[left];
while (i < j)
{
while (i < j && a[j] >= x) // 从右向左找第一个小于x的数
j--;
if (i < j)
a[i++] = a[j];
while (i < j && a[i] < x) // 从左向右找第一个大于等于x的数
i++;
if (i < j)
a[j--] = a[i];
}
a[i] = x;
printf("第%02d趟：", k++);
PrintArray(a, n);
QuickSort(a, left, i - 1, n);
QuickSort(a, i + 1, right, n);// 递归调用
}
}
void MergeSort(int*a, int left, int right, int* temp)//归并排序
{
if (left >= right)
return;
int mid = (left + right) / 2;//left + ((right - left) >> 1);
int begin1, begin2, end1, end2;
int i = 0;
MergeSort(a, left, mid, temp);
MergeSort(a, mid + 1, right, temp);
begin1 = left;
end1 = mid;
begin2 = mid + 1;
end2 = right;
i = left;
while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
{
if (a[begin1] > a[begin2])
{
temp[i++] = a[begin2++];
}
else
{
temp[i++] = a[begin1++];
}
}
while (begin1 <= end1)
{
temp[i++] = a[begin1++];
}
while (begin2 <= end2)
{
temp[i++] = a[begin2++];
}
//memcpy(a + left, temp + left, end1-left);
for (i--; i >= left; i--)
{
a[i] = temp[i];
}
}
void table()
{
printf("请选择对该组数据进行排序的方法:\n");
printf("1.直接插入排序\n");
printf("2.希尔排序\n");
printf("3.冒泡排序\n");
printf("4.快速排序排序\n");
printf("5.简单选择排序\n");
printf("6.归并排序\n");
printf("0.退出\n");
}
int main()
{
//int a[10] = { 9,4,3,2,5,6,1,7,0,8 };
srand((unsigned)time(NULL));
int a[10];
for (int i = 0; i < 10; i++)
a[i] = rand() % 100;//生成随机数组
int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
int* temp = (int*)malloc(sizeof(int)*n);
int x = 0;
printf("排序前数组：");
PrintArray(a, n);
table();
scanf("%d", &x);
printf("第00趟：");
PrintArray(a, n);
switch (x)
{
case 1:
InsertSort(a, n);//直接插入
break;
case 2:
//shellInsert(a, n);//Hibbard增量 希尔
ShellSort(a, n);//希尔插入
break;
case 3:
BubbleSort(a, n);//冒泡排序
break;
case 4:
QuickSort(a, 0, n - 1, n);//快速排序
break;
case 5:
SelectionSort(a, n);//直接选择
break;
case 6:
MergeSort(a, 0, n-1, temp);//归并排序
break;
case 0:
break;
}
printf("排序后数组：");
PrintArray(a, n);
system("pause");
return 0;
}