数据结构实验排序.docx
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数据结构实验排序
数据结构实验报告
课程名称数据结构成绩
实验项目排序指导教师
学生姓名学号班级专业
实验地点实验日期2012年12月29日
排序
一、实习目的
熟悉几种典型的排序方法,并对各种算法的特点、使用范围和效率有进一步的
了解。
二、实例
排序是计算机科学中非常基本且使用频繁的运算,在计算机系统软件和应用软件中都有广泛的应用。
下面给出的是冒泡排序、快速排序的实现与比较。
/*源程序的头文件sort.h*/
voidgetrandat(Dataary[],intcount)/*产生一批随机数,准备排序*/
{longinta=100001;
inti;
for(i=0;iary[i].key=(int)a;
}
}/*getrandat*/
voidprdata(Dataary[],intcount)/*输出数据的函数*/
{inti;charch;
printf(“\n”);
for(i=0;iprintf(“\n”);
printf(“\n\n打回车键,结束显示。
“);ch=getch();
}/*prdata*/
[两种排序方法的比较源程序]
/*sortcmp.c*/
#include
#include
#defineMAX1000/*数组最大界限*/
typedefintElemType;/*关键字的类型*/
typedefstruct
{ElemTypekey;
intshu;/*其它属性域*/
}Data;/*一个纪录的结构体类型*/
Dataar[MAX],br[MAX];
typedefstruct
{intlo,hi;
}Selem;/*栈的元素结构体类型*/
typedefstruct
{Selemelem[MAX];/*一维数组子域*/
inttop;/*栈顶指针子域*/
}SqStack;/*栈的顺序结构体类型*/
SqStacks1;
/*函数声明*/
voidbubble(Dataary[],intn);
voidgetrandat(Dataary[],intcount);/*产生一批随机数,准备排序*/
voidqksort(Dataary[],intn);
voidhoare(Dataary[],intl,inth);
voidinit_s(SqStack*s);
voidpush(SqStack*s,Seleme);/*进栈一个元素*/
Selempop(SqStack*s);
voidprdata(Dataary[],intcount);/*输出数据的函数*/
intempty(SqStacks);
/*主函数*/
voidmain()
{intk,n,j;j;charch;
do{printf("\n\n\n");
printf("\n\n1.产生一批随机数准备排序");
printf("\n\n2.一般情况的起泡排序");
printf("\n\n3.有序情况的起泡排序");
printf("\n\n4.一般情况的快速排序");
printf("\n\n5.有序情况的快速排序");
printf("\n\n6.结束程序运行");
printf("\n======================================");
printf("\n请输入您的选择(1,2,3,4,5,6)");
scanf("%d",&k);
switch(k)
{case1:
{printf("thenumberofdatas:
");/*输入数据个数*/
scanf("%d",&n);
getrandat(ar,n);/*产生n个随机数*/
for(j=0;jprdata(ar,n);
}break;
case2:
{for(j=0;jbubble(ar,n);/*对n个数据起泡排序*/
prdata(ar,n);/*排序后输出*/
}break;
case3:
{bubble(ar,n);/*有序情况的起泡排序*/
prdata(ar,n);
}break;
case4:
{for(j=0;jqksort(ar,n);/*对n个数据快速排序*/
prdata(ar,n);/*排序后输出*/
}break;
case5:
{qksort(ar,n);/*有序情况的快速排序*/
prdata(ar,n);
}break;
case6:
exit(0);
}/*switch*/
printf("\n----------------");
}while(k>=1&&k<6);
printf("\n再见!
");
printf("\n打回车键,返回。
");ch=getchar();
}
/*main*/
/*起泡排序*/
voidbubble(Dataary[],intn)
{inti,j,tag;Datax;
i=0;
do{tag=0;
for(j=0;jif(ary[j].key>ary[j+1].key)
{x=ary[j];ary[j]=ary[j+1];
ary[j+1]=x;tag=1;
}
i++;
}while(i}/*bubble*/
/*快速排序非递归算法*/
voidqksort(Dataary[],intn)
{intlow,high,i,tag;
Selemx,y;
init_s(&s1);/*初始化一个空栈*/
low=0;high=n-1;tag=1;
do{while(low{i=hoare(ary,low,high);/*调用一趟快速排序*/
x.lo=i+1;x.hi=high;
push(&s1,x);
high=i-1;
}
if(empty()==0)tag=0;
else{y=pop(s1);
low==y.lo;high=y.hi;
}
}while(tag==1);
}/*qksort*/
/*一趟快速排序*/
inthoare(intary[],intl,inth)
{inti,j;Datax;
i=l;j=h;x=ary[l];
do{
while((i=x)
j--;
if(i{
ary[i]=ary[j];
i++;}
while((ii++;
if(i{
ary[j]=ary[i];
j--;}
}while(iary[i]=x;/*枢轴记录定位*/
return(i);/*返回左、右区分界处*/
}/*hoar*/
/*关于栈的操作*/
voidinit_s(SqStack*s)/*初始化一个空栈*/
{s->top=0;
}/*init_s*/;
/*进栈一个元素*/
voidpush(SqStack*s,Seleme)
{if(s->top==MAX-1)printf("\nstackOverflow!
\n");
else{s->top++;
s->elem[s->top]=e;
}
}/*push*/
/*出栈一个元素*/
Selempop(SqStack*s)init_s(&s1);
{Seleme;
if(s->top==0){printf("\nsatckEmpty!
\n");
e.lo=-1;e.hi=-1;
}
else{e=s->elem[s->top];
s->top--;
}
return(e);
}/*pop*/
voidgetrandat(Dataary[],intcount)/*产生一批随机数,准备排序*/
{longinta=100001;
inti;
for(i=0;iary[i].key=(int)a;
}
}/*getrandat*/
voidprdata(Dataary[],intcount)/*输出数据的函数*/
{inti;charch;
printf("\n");
for(i=0;iprintf("\n");
printf("\n\n打回车键,结束显示。
");ch=getchar();
}/*prdata*/
本程序中,qksort用非递归实现快速排序,在这个函数里,调用了hoare函数,函数,hoare对ary[l…h]进行一趟快速排序,执行该函数后,将ary[]从下标i处分成左右两个分区,其中左分区中的数据均小于等于ary[i].key,而右分区中的数据均大于等于ary[i].key(l≤i≤h)。
将右区尾指针(记录下标)保存入栈,对左区再调用hoare进行快速排序。
另外,此处用到的栈与以前的栈结构稍有不同,(因为栈中同时要放进两个值),故操作也稍有不同。
例:
入栈时,要两个参数即右区首、尾指针组成的结构体变量入栈。
快速排序的最坏情况亦即各元素已有序时,再进行快速排序,这种情况下,其实并不快,这种情况下的冒泡排序反而很快。
可见算法的优劣并不是绝对的。
快速排序适合于记录关键字无序的b情况。
排序因其应用广泛,所以人们在排序找方面的研究经久不衰。
三、实习题
1.编写程序实现简单选择排序、堆排序(或归并排序),进行比较分析。
算法设计如下:
1单选择排序法:
#include
#defineMAX50
/*输入数据操作*/
voidInputData(intlist[],intn)
{
printf("请输入数据:
");
for(inti=0;iscanf("%d",&list[i]);
}
/*输出数据操作*/
voidOutputData(intlist[],intn){
printf("排序后的顺序:
\n");
for(intk=0;kprintf("%5d",list[k]);
printf("\n\n");
}
/*简单选择排序操作*/
voidSelectSort(intlist[],intn){
inti,j,k,temp;
for(i=0;ik=i;
for(j=i+1;jif(list[j]k=j;
if(i!
=k){
temp=list[i];
list[i]=list[k];
list[k]=temp;
}
}
OutputData(list,n);
}
/*主函数*/
voidmain(){
intnum;
intlist[MAX];
printf("请输入系列表的长度:
");
scanf("%d",&num);
InputData(list,num);
SelectSort(list,num);
}
程序运行输出界面如下:
2排序法
#include
/*交换函数*/
voidswap(int*x,int*y)
{intt;
t=*x;*x=*y;*y=t;
}
voidHeapAdjust(int*a,inti,intsize)//调整堆
{intlchild=2*i;//i的左孩子节点序号
intrchild=2*i+1;//i的右孩子节点序号
intmax=i;//临时变量
if(i<=size/2)//如果i不是叶节点就不用进行调整
{if(lchild<=size&&a[lchild]>a[max])
{max=lchild;}
if(rchild<=size&&a[rchild]>a[max])
{max=rchild;}
if(max!
=i)
{swap(&a[i],&a[max]);
HeapAdjust(a,max,size);//避免调整之后以max为父节点的子树不是堆
}
}
}
voidBuildHeap(int*a,intsize)//建立堆
{inti;
for(i=size/2;i>=1;i--)//非叶节点最大序号值为size/2
{HeapAdjust(a,i,size);}
}
voidHeapSort(int*a,intsize)//堆排序
{inti;
BuildHeap(a,size);
for(i=size;i>=1;i--)
{
swap(&a[1],&a[i]);//交换堆顶和最后一个元素,即每次将剩余元素中的最大者放到最后面
HeapAdjust(a,1,i-1);//重新调整堆顶节点成为大顶堆
}
for(i=1;i<=size;i++)
printf("%5d",a[i]);
}
voidmain()
{
intsize;inti;inta[100];a[0]=0;
printf("请输入需排数字个数");
scanf("%d",&size);
printf("请输入对应的数字:
");
for(i=1;i<=size;i++)
scanf("%d",&a[i]);
printf("堆排序后为");
HeapSort(a,size);
printf("\n");
}
程序输出运行界面如下:
2.编写程序实现简单插入排序、希尔排序(或基数排序),进行比较分析。
算法设计如下:
一:
简单插入排序法
#include
#include
#defineN256
voidINSERTION_SORT(inta[N],intm)
{inti,j,key,k;
for(j=1;j{key=a[j];i=j-1;
while(i>=0&&a[i]>key)
{a[i+1]=a[i];
i=i-1;
}
a[i+1]=key;
}
printf("\n使用(插入排序法)得到的新序列为:
\n");
for(k=0;kprintf("%5d",a[k]);
}
voidmain()
{inti,j,a[N],k;
printf("\n请输入需要排的个数:
");
scanf("%d",&j);
printf("\n请输入对应的数:
");
for(i=0;iscanf("%d",&a[i]);
INSERTION_SORT(a,j);//调用插入排序法
printf("\n");
}
程序运行输出界面如下:
四、实验结论
排序时计算机程序设计中的一种重要操作,其目的是将一组“无序”的记录序列调整为“有序”的记录序列。
根据排序过程中涉及的存储器的不同,排序分为内部排序和外部排序两类。
所谓内部排序,是指待排序列完全存放在内存中进行的排序过程,适合不太大的元素序列。
所谓外部排序,是指排序过程中还需要访问外存的排序过程,适合于待排序列记录数量较大,而不能完全放入内存的元素序列,排序过程中数据在内存和外村之间需要多次移动。
五、实验总结
通过此次实验,我了解了各种排序的基本方法,明白了各种排序方法的基本思想,
并且排序算法的实现方法中包含了丰富的程序设计技巧,比较经典的排序算法有插入排序、交换排序、选择排序、归并排序、堆排序和基数排序,这对于初学者而言提高软件设计能力帮助很大。