数据结构实验报告六 排序

一、实验目的

1、掌握内部排序的基本算法;
2、分析比较内部排序算法的效率。

二、实验内容和要求

1.运行下面程序:

#include 
#include 
#define MAX 50
int slist[MAX]; /*待排序序列*/

void insertSort(int list[], int n);
void createList(int list[], int *n);
void printList(int list[], int n);
void heapAdjust(int list[], int u, int v);
void heapSort(int list[], int n);

/*直接插入排序*/
void insertSort(int list[], int n)
{
	int i = 1, j = 0, node = 0, count = 1;
	printf("对序列进行直接插入排序:\n");
	printf("初始序列为:");
	printList(list, n);
	for(i = 2; i <= n; i++)
	{
		node = list[i];
		j = i - 1;
		while(j >= 0 && node < list[j])
		{
			list[j+1] = list[j];
			--j;
		}
		list[j+1] = node;
		printf("第%d次排序结果:", count++);
		printList(list, n);
	}
}
/*堆排序*/
void heapAdjust(int list[], int u, int v)
{
	int i = u, j , temp = list[i];
		j = 2 * i;
	while (j <= v)
	{
		if(j < v && list[j] < list[j+1])
			j++; /*若右孩子较大,则把j修改为右孩子的下标*/
		if(temp < list[j])
		{
			list[i] = list[j]; /*将list[j]调到父亲的位置上*/
			i = j;
			j = 2 * i; /*修改i和j的值,以便继续向下筛选*/
		}
		else
			break; /*筛选完成,终止循环*/
	}
	list[i] = temp; /*被筛结点的值放入最终位置*/
}
void heapSort(int list[], int n)
{
	int i = 0, temp = 0, count = 1;
	printf("对序列进行堆排序:\n");
	printf("初始序列为:");
	printList(list, n);
	for (i = n  / 2; i > 0; i--)
		heapAdjust(list, i, n); /*建立初始堆*/
	printf("建立的初始堆为:");
	printList(list, n);
	for(i = n ; i > 1; i--)
	{/*循环,完成堆排序*/
		temp = list[1];
		list[1] = list[i];
		list[i] = temp; /*将第一个元素同当前区间内最后一个元素对换*/
		heapAdjust(list, 1 , i-1); /*筛选出list[1]结点*/
		printf("第%d次排序结果:", count++);
		printList(list, n);
	}
}
/*生成待排序序列*/
void createList(int list[], int *n)
{
     int i = 1,a;
     printf("请输入待排序序列(长度小于50,以输入一个字符结束):\n");
     while(scanf("%d",&a)==1)
     {
        list[i] = a;
        i++;
     }
     *n=i-1;
     getchar();
}
/*输出排序结果*/
void printList(int list[], int n)
{
     int i = 1;
     for(; i <= n; i++)
     {
		 printf("  %d  ", list[i]);
		 if(i % 10 ==0 && i != 0)
			 printf("\n");
     }
	 printf("\n");
}

int main()
{
	int choice=1,length;
	while(choice!=0)
	{
		printf("\n");
		printf("***** 内部排序算法演示程序 *****\n");
		printf("\n1. 直接插入排序 \n");
		printf("\n2. 堆排序 \n");
		printf("\n0. 退出\n");
		printf("\n请选择:");
		scanf("%d", &choice);
		getchar();
        switch(choice)
		{
		case 1:
			{
				createList(slist, &length);
				insertSort(slist, length);
				break;
			}
		case 2:
			{
				createList(slist, &length);
				heapSort(slist, length);
				break;
			}
		default:choice=0;
		}
		printf("\n");
	}
    return 0;
}

输入待排序序列:49 38 65 97 13 27 49(以输入一个字符作为结束)

1) 直接插入排序运行结果(写出每一趟的状态):

对序列进行直接插入排序:
初始序列为: 49 38 65 97 13 27 49
第1次排序结果: 38 49 65 97 13 27 49
第2次排序结果: 38 49 65 97 13 27 49
第3次排序结果: 38 49 65 97 13 27 49
第4次排序结果: 13 38 49 65 97 27 49
第5次排序结果: 13 27 38 49 65 97 49
第6次排序结果: 13 27 38 49 49 65 97
数据结构实验报告六 排序_第1张图片

2)堆排序运行结果(写出每一趟的状态):

对序列进行堆排序:
初始序列为: 49 38 65 97 13 27 49
建立的初始堆为: 97 49 65 38 13 27 49
第1次排序结果: 65 49 49 38 13 27 97
第2次排序结果: 49 38 49 27 13 65 97
第3次排序结果: 49 38 13 27 49 65 97
第4次排序结果: 38 27 13 49 49 65 97
第5次排序结果: 27 13 38 49 49 65 97
第6次排序结果: 13 27 38 49 49 65 97
数据结构实验报告六 排序_第2张图片

2、在1题中补充希尔排序算法。

算法代码:
void shellSort(int list[], int n)
{
    int i,j,d,temp,count=1;
	printf("对序列进行希尔排序:\n");
	printf("初始序列为:");
	printList(list, n);
    for(d=n/2;d>0;d/=2)
    {
        for(i=d+1;i<=n;i++)
        {
            temp=list[i];
            j=i-d;
            while(j>=1&&temp<list[j])
            {
                list[j+d]=list[j];
                j=j-d;
            }
            list[j+d]=temp;
        }
        printf("第%d次排序结果:", count++);
        printList(list, n);
    }
}

输入待排序序列:49 38 65 97 13 27 49(以输入一个字符作为结束)

运行结果(写出每一趟的状态):

对序列进行希尔排序:
初始序列为: 49 38 65 97 13 27 49
第1次排序结果: 49 13 27 49 38 65 97
第2次排序结果: 13 27 38 49 49 65 97
数据结构实验报告六 排序_第3张图片

3、在1题中补充快速排序算法。

算法代码:
int count=1;
int Partition(int list[], int i, int j, int n)
{
    list[0]=list[i];
    int pivotkey=list[i];
    while(i<j)
    {
        while(i<j&&list[j]>=pivotkey)
            --j;
        list[i]=list[j];
        while(i<j&&list[i]<=pivotkey)
            ++i;
        list[j]=list[i];
    }
    list[i]=list[0];
    printf("第%d次排序结果:", count++);
    printList(list, n);
    return i;
}
void quickSort(int list[], int i, int j, int n)
{
    int pivot;
    if(i<j)
    {
        pivot=Partition(list, i, j, n);
        quickSort(list,i,pivot-1,n);
        quickSort(list,pivot+1,j,n);
    }
}

输入待排序序列:49 38 65 97 13 27 49(以输入一个字符作为结束)

运行结果(写出每一趟的状态):

对序列进行快速排序:
初始序列为: 49 38 65 97 13 27 49
第1次排序结果: 27 38 13 49 97 65 49
第2次排序结果: 13 27 38 49 97 65 49
第3次排序结果: 13 27 38 49 49 65 97
第4次排序结果: 13 27 38 49 49 65 97
数据结构实验报告六 排序_第4张图片

三、补充后完整代码

#include 
#include 
#define MAX 50
int slist[MAX]; /*待排序序列*/

void insertSort(int list[], int n);
void createList(int list[], int *n);
void printList(int list[], int n);
void heapAdjust(int list[], int u, int v);
void heapSort(int list[], int n);
void shellSort(int list[], int n);
int Partition(int list[], int i, int j, int n);
void quickSort(int list[], int i, int j, int n);

/*直接插入排序*/
void insertSort(int list[], int n)
{
    int i = 1, j = 0, node = 0, count = 1;
    printf("对序列进行直接插入排序:\n");
    printf("初始序列为:");
    printList(list, n);
    for(i = 2; i <= n; i++)
    {
        node = list[i];
        j = i - 1;
        while(j >= 0 && node < list[j])
        {
            list[j+1] = list[j];
            --j;
        }
        list[j+1] = node;
        printf("第%d次排序结果:", count++);
        printList(list, n);
    }
}
/*堆排序*/
void heapAdjust(int list[], int u, int v)
{
    int i = u, j, temp = list[i];
    j = 2 * i;
    while (j <= v)
    {
        if(j < v && list[j] < list[j+1])
            j++; /*若右孩子较大,则把j修改为右孩子的下标*/
        if(temp < list[j])
        {
            list[i] = list[j]; /*将list[j]调到父亲的位置上*/
            i = j;
            j = 2 * i; /*修改i和j的值,以便继续向下筛选*/
        }
        else
            break; /*筛选完成,终止循环*/
    }
    list[i] = temp; /*被筛结点的值放入最终位置*/
}
void heapSort(int list[], int n)
{
    int i = 0, temp = 0, count = 1;
    printf("对序列进行堆排序:\n");
    printf("初始序列为:");
    printList(list, n);
    for (i = n  / 2; i > 0; i--)
        heapAdjust(list, i, n); /*建立初始堆*/
    printf("建立的初始堆为:");
    printList(list, n);
    for(i = n ; i > 1; i--)
    {
        /*循环,完成堆排序*/
        temp = list[1];
        list[1] = list[i];
        list[i] = temp; /*将第一个元素同当前区间内最后一个元素对换*/
        heapAdjust(list, 1, i-1);  /*筛选出list[1]结点*/
        printf("第%d次排序结果:", count++);
        printList(list, n);
    }
}
/*希尔排序*/
void shellSort(int list[], int n)
{
    int i,j,d,temp,count=1;
    printf("对序列进行希尔排序:\n");
    printf("初始序列为:");
    printList(list, n);
    for(d=n/2; d>0; d/=2)
    {
        for(i=d+1; i<=n; i++)
        {
            temp=list[i];
            j=i-d;
            while(j>=1&&temp<list[j])
            {
                list[j+d]=list[j];
                j=j-d;
            }
            list[j+d]=temp;
        }
        printf("第%d次排序结果:", count++);
        printList(list, n);
    }
}
/*快速排序*/
int count=1;
int Partition(int list[], int i, int j, int n)
{
    list[0]=list[i];
    int pivotkey=list[i];
    while(i<j)
    {
        while(i<j&&list[j]>=pivotkey)
            --j;
        list[i]=list[j];
        while(i<j&&list[i]<=pivotkey)
            ++i;
        list[j]=list[i];
    }
    list[i]=list[0];
    printf("第%d次排序结果:", count++);
    printList(list, n);
    return i;
}
void quickSort(int list[], int i, int j, int n)
{
    int pivot;
    if(i<j)
    {
        pivot=Partition(list, i, j, n);
        quickSort(list,i,pivot-1,n);
        quickSort(list,pivot+1,j,n);
    }
}
/*生成待排序序列*/
void createList(int list[], int *n)
{
    int i = 1,a;
    printf("请输入待排序序列(长度小于50,以输入一个字符结束):\n");
    while(scanf("%d",&a)==1)
    {
        list[i] = a;
        i++;
    }
    *n=i-1;
    getchar();
}
/*输出排序结果*/
void printList(int list[], int n)
{
    int i = 1;
    for(; i <= n; i++)
    {
        printf("  %d  ", list[i]);
        if(i % 10 ==0 && i != 0)
            printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

int main()
{
    int choice=1,length;
    while(choice!=0)
    {
        printf("\n");
        printf("***** 内部排序算法演示程序 *****\n");
        printf("\n1. 直接插入排序 \n");
        printf("\n2. 堆排序 \n");
        printf("\n3. 希尔排序 \n");
        printf("\n4. 快速排序 \n");
        printf("\n0. 退出\n");
        printf("\n请选择:");
        scanf("%d", &choice);
        getchar();
        switch(choice)
        {
        case 1:
        {
            createList(slist, &length);
            insertSort(slist, length);
            break;
        }
        case 2:
        {
            createList(slist, &length);
            heapSort(slist, length);
            break;
        }
        case 3:
        {
            createList(slist, &length);
            shellSort(slist, length);
            break;
        }
        case 4:
        {
            createList(slist, &length);
            printf("对序列进行快速排序:\n");
            printf("初始序列为:");
            printList(slist, length);
            quickSort(slist, 1, length, length);
            break;
        }
        default:
            choice=0;
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

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