xtu-数据结构实验1-排序综合

利用随机函数产生N个随机整数（20000以上），对这些数用多种方法进行排序。
要求：
1.至少采用三种方法实现上述问题求解（提示，可采用的方法有插入排序、希尔排序、起泡 排序、快速排序、选择排序、堆排序、归并排序）。并把排序后的结果保存在不同的文件中。
2.统计每一种排序方法的性能（以上机运行程序所花费的时间为准进行对比），找出其中两种较快的方法。
3.如果采用 4 种或 4 种以上的方法者，可适当加分。

一、程序设计
采用4种排序方法实现对数据的排序，每个排序方法用一个函数实现，即：一个为直接插入排序、一个为起泡排序，一个为选择排序，一个为快速排序。再加上主函数，实现该程序一共有5个大模块，具体如下：

1、直接插入排序：每次从无序表中取出一个元素，把它插入到有序表的合适位置，使有序表仍然有序。每取出一个元素，当成监视哨（a[0]位置），与排好序的元素进行比较，放在合适的位置，然后从该元素位置起，后面元素依次后移。依次进行下去，进行了(n-1)趟扫描操作以后就完成了整个排序过程。

2、选择排序：每一次从待排序的数据元素中选出最小（或最大）的一个元素，然后与前面的元素交换位置，直到全部待排序的数据元素排完。

3、起泡排序：重复地走访过要排序的数列，从前往后依次比较相邻两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来，把最大的数依次排到后面（沉下去）。依次把大得数沉下去，直到某一次从头开始比较都不在进行交换，说明该数列已经排序完成。 (要求升序情况下)一共走访<=n次（n为数组大小）。

4、快速排序：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行一趟排序分割，依次排序分割下去，以此达到整个数据变成有序序列，整个排序过程可以递归进行

二、代码为利用直接插入排序，选择排序，起泡排序，快速排序 (均为升序)：
（代码中附上一些注释）

#include
#include
#include
#include
void InsertSort(int a[],int num); //直接插入排序 
void SelectionSort(int a[],int num); //选择排序 
void BubbleSort(int a[],int num); //起泡排序 
int Partition(int a[],int low,int high); //一趟快排 
void QuickSort(int a[],int low,int high); //快速排序 
FILE* fp; //文件流对象fp 
FILE* fp2;//文件流对象fp2
int main()
{
     
 int max_size,a[20000];//数组a暂存测试数据与结果 
    int n;
    printf("请输入要排序的元素个数(输入0结束程序)：");
    scanf("%d",&max_size);
    fp=fopen("排序前的元素序列.txt","w");//打开文件 “排序前的元素序列.txt” 
    if((fp=fopen("排序前的元素序列.txt","w"))==NULL)
 {
     
   printf("can not open the file");
        exit(0);                  /*如果打开文件失败，结束程序*/
 }
 fp2=fopen("排序后的元素序列.txt","w"); //打开文件 “排序后的元素序列.txt” 
    if((fp2=fopen("排序后的元素序列.txt","w"))==NULL)
 {
     
   printf("can not open the file");
        exit(0);                  /*如果打开文件失败，结束程序*/
 }
    while(max_size)
    {
     
     int i;
     srand(time(NULL));
     for (i = 1; i <=max_size; i++)
     {
     
      a[i]=rand()%max_size;//随机函数生成数据 
       fprintf(fp,"%d ",a[i]);//随机函数生成的测试数据保存在文件 “排序前的元素序列.txt” 中 
     }
     fprintf(fp,"\n");
     printf("排序前的元素序列为：");
     for(int i=1;i<=max_size;i++) printf("%d ",a[i]);
     printf("\n");
      printf("请选择要操作的类型：1.直接插入排序 2.选择排序 3.起泡排序 4.快速排序 5.折半查找\n") ;
  printf("请选择(如：1)：");
      scanf("%d",&n);
      clock_t start,end;
     start=clock();//开始计时 
     switch(n)  //选择排序类型 
     {
     
      case 1:// 直接插入排序
          start=clock();
       InsertSort(a,max_size);
       end=clock();//结束计时 
       printf("排序后的元素序列为：");
       for(int i=1;i<=max_size;i++) printf("%d ",a[i]);
        printf("\n");
        break; 
      case 2://选择排序
          start=clock();
       SelectionSort(a,max_size);
       end=clock();//结束计时 
        printf("排序后的元素序列为：");
        for(int i=1;i<=max_size;i++) printf("%d ",a[i]);
        printf("\n");
        break;
      case 3://起泡排序
       start=clock();
       BubbleSort(a,max_size);
       end=clock();//结束计时 
       printf("排序后的元素序列为：");
       for(int i=1;i<=max_size;i++) printf("%d ",a[i]);
        printf("\n");
       break;
      case 4://快速排序
          start=clock();
       QuickSort(a,1,max_size);
       end=clock();//结束计时 
       printf("排序后的元素序列为：");
       for(int i=1;i<=max_size;i++) printf("%d ",a[i]);
       printf("\n");
       break;
      default:
        printf("输入错误\n"); 
        break;
     }
    // end=clock();//结束计时 
     printf("此种排序法耗时 %u MS \n\n", end-start);
  for(i = 1; i <=max_size; i++) fprintf(fp2,"%d ",a[i]);//排序后的数据保存在文件 “排序后的元素序列.txt” 中 
        fprintf(fp2,"\n");
     printf("请输入要排序的元素个数(输入0结束程序)：");
     scanf("%d",&max_size);
    }
    fclose(fp);//关闭文件 “排序前的元素序列.txt”
    fclose(fp2);//关闭文件 “排序后的元素序列.txt”
}
void InsertSort(int a[],int num)
{
     
 int i,j;
 for(i=2;i<=num;++i)
 {
     
  if(a[i]<a[i-1])
  {
     
   a[0]=a[i];
   a[i]=a[i-1];
   for(j=i-2;a[0]<a[j];--j) a[j+1]=a[j];
   a[j+1]=a[0];
  }
 }
} 
void SelectionSort(int a[],int num)
{
     
 int i,j,k,temp;
 for(i=1;i<num;i++)
 {
     
  k=i;
  for(j=i+1;j<=num;j++)
  {
     
   if(a[j]<a[k])
   {
     
    k=j;
   }
  }
  temp=a[i];
  a[i]=a[k];
  a[k]=temp;  
 }
}
void BubbleSort(int a[],int num)
{
     
 int i,j,k,temp;
 for(i=1;i<num;i++)
 {
     
  k=0;
  for(j=2;j<=(num-i+1);j++)
  {
     
   if(a[j]<a[j-1])
   {
     
    temp=a[j-1];
    a[j-1]=a[j];
    a[j]=temp;
    k=1;
   }
  }
  if(k==0) break;
 }
}
void BinarySearch(int a[],int num,int key)
{
     
 int low,high,mid;
 low=1;
 high=num;
 while(low<=high)
 {
     
  mid=(low+high)/2;
  if(a[mid]==key)
  {
     
   printf("有序表中存在该元素,其位置为:%d\n",mid); 
   break;
  }
  else if(a[mid]>key) high=mid-1;
  else low=mid+1;
 }
 if(low>high)  printf("有序表中不存在该元素\n"); 
}
int Partition(int a[],int low,int high)
{
     
 int pivotkey;
 a[0]=a[low];
 pivotkey=a[low];
 while(low<high)
 {
     
  while(low<high&&a[high]>=pivotkey) --high;
  a[low]=a[high];
  while(low<high&&a[low]<=pivotkey) ++low;
  a[high]=a[low];
 }
 a[low]=a[0];
 return low;
}
void QuickSort(int a[],int low,int high)
{
     
 int pivotloc;
 if(low<high)
 {
     
  pivotloc=Partition(a,low,high);
  QuickSort(a,low,pivotloc-1);
  QuickSort(a,pivotloc+1,high);
 }
}

三、运行结果显示:
（1） 排序前的元素序列.txt

（2） 排序后的元素序列.txt