排序算法性能分析说明书.docx

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排序算法性能分析说明书

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实践教学

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兰州理工大学

计算机与通信学院

2012年春季学期

数据结构课程设计

题目：

排序算法性能分析

专业班级：

计算机科学与技术

姓名：

魏志强

学号：

10500118

指导教师：

张永

成绩：

_________________

目录

摘要1

1.采用类c语言定义相关的数据类型4

2.各模块的伪码算法5

3.函数的调用关系图11

4.调试分析11

5.测试结果13

6.源程序（带注释）16

总结28

参考文献29

致谢30

附件Ⅰ部分源程序代码31

摘要

排序是计算机程序设计中的一种重要操作。

各种部排序算法的时间复杂度分析结果只给出了算法执行时间的阶，或大概执行时间。

关键字：

排序，性能分析。

排序:

计算机内正常进行的一种操作,其目的是将一组"无序"的纪录序列调整为"有序"的纪录序列.其分为内部排序与外部排序.内部排序的过程是一个逐步扩大记录的有序序列长度的过程.内排序的方法有多种,按照所用策略的不同,可归纳为5类:

插入排序,选择排序,快速排序,希尔排序,冒泡排序.

性能分析:

通过输入相同的数组对不同的排序法则从得出的排序的比较次数,移动次数,从而比较各分析排序的优虐.

1.采用类c语言定义相关的数据类型

Int整型，inta[100]:

定义一个整形变量其容量为100.intn,intct,intmt,inttemp.char字符型

2.各模块的伪码算法

（1）插入排序伪码算法：

VoidInsertSort（Splist&L）{

For（i=2;i<=L.length;++i）

If（LT（L.r[i].key,L.r[i-1].key））　　／／“《”，须将Ｌ.r[i]插入有序子表

{L.r[0]=L.r[i];　　　　　　　　　／／复制为哨兵

L.r[i]=L.r[i-1];

For（j）i-2;LT（L.r[0].key,L.r[j].key）;--j）

L.r[j+1]=L.r[j];　　　　　　　　　／／记录后移

L.r[j+1]=L.r[0];／／插入到正确位置

}

}//InsertSort

（2）希尔排序

VoidshllInsert（Splist&L,intdk）{

For（i=dk+1;i<=L.length;++i）

If（LT（L.r[i].key,L.r[i-dk].key））　{

L.r[0]=L.r[i];　　　　　　　　　　　／／暂存

For（j=i-dk;j>0&<（L.r0].key,L.r[j].key）;j-=dk）

L.r[j+dk]=L.r[j];　　　　　　　／／记录后移

L.r[j+dk]=L.r[0];}／／插入

}//shellsort

Voidshllsort（Splist&L,intdata[],intt）{

For（k=0;k

shllInsert（L,data[k]）;

}//shellsort

（３）快速排序

Intpart（sqlist&L,intlow,inthigh）{

／／交换顺序表Ｌ中子表Ｌ。

R[low..high]的记录，使枢轴记录到位，并返回其所在位

　／／　此时在它之前（后）的记录均不大（小）于它。

Pivotkey=L.[Low].key;

While（loe

While（low=pivotkey）--high;

L.r[lowL.r[high];

While（low=pivotkey）++low;

L.r[lowL.r[high];

}

Returnlow

}//partition

（4）选择排序

Voidselectsort（splist&L）{

For（i=1;i

J=selectMinKey（L,i）;

If（i!

=j）L.r[i]L.r[j];

}

}//selectsort

（５）其泡排序

Voidbubblesort（sqlistr,intn）{

IntI,j,w;

For（i=1;i<=n-1;i++）

For（j=n;j>=i+1;j--）

If（r[j].key

{　　　　

W=r[j];

R[j]=r[j-1];

R[j-1]=w;}

3.函数的调用关系图

Main

Insertionsortquicksortbubblesortselectionsortshellsort

Output比较ct.mt次数

4.调试分析

a、调试中遇到的问题及对问题的解决方法

刚开始进行输入时，对有些排序不能实现，我就对不能实现的排序进行分析，对产生的语法错误进行了及时的改正，以至所有的排序算法能够顺利的实现。

b、算法的时间复杂度和空间复杂度

算法的时间复杂度分别是O（n2），

O（nlog2n），O（log2n），

5.调试结果

234561381

321245394637100200

6.源程序：

#include

#defineN100//定义数组最大为100

constintt=3;//定义希尔排序次数

intd[3]={4,3,1};//定义希尔排序比较量

intqmt;//快速排序的移动次数

intqct;//快速排序的比较次数

voidoutput（intn,inta[],intct,intmt）//内部排序中调用的输出函数

{

inti;

printf（"\n排序结果:

"）;

for（i=0;i

printf（"%d",a[i]）;//输出各排序完成的数组

printf（"\n比较次数:

%d\n",ct）;//输出各排序比较次数

printf（"移动次数:

%d\n\n",mt）;//输出各排序移动次数

}

voidbubble_sort（intn,intA[]）//冒泡排序

{

intmt=0;//移动次数mt=movetime

intct=0;//比较次数ct=cmdtime

inti,j,temp;

inta[N];

for（i=0;i

a[i]=A[i];//使数组a[]与数组A[]完全相同,对数组a[]进行操作（不改动A[],可以使A[]被其他函数调用）

for（i=0;i

{

for（j=0;j

{

if（a[j+1]

temp=a[j],

a[j]=a[j+1],

a[j+1]=temp,

mt+=3;//关键字交换计为3次移动

}

}

printf（"冒泡排序"）;

output（n,a,ct,mt）;

}

voidselection_sort（intn,intA[]）//选择排序

{

intmt=0;//移动次数movetime

intct=0;//比较次数cmdtime

inti,j,temp,k;

inta[N];

for（i=0;i

a[i]=A[i];//使数组a[]与数组A[]完全相同,对数组a[]进行操作（不改动A[],可以使A[]被其他函数调用）

for（i=0;i

{

k=i;

for（j=i+1;j

if（a[k]>a[j]）

k=j;

temp=a[i],

a[i]=a[k],

a[k]=temp,

mt+=3;//关键字交换计为3次移动

}

printf（"选择排序"）;

output（n,a,ct,mt）;

}

voidquick（inta[],intlow,intup）//快速排序递归算法

{

inti,j,temp;

if（low

{

i=low;

j=up;

temp=a[low],

qmt++;

while（i!

=j）

{

qct++;

while（itemp）

j--,

qct++;

if（i

a[i++]=a[j],

qct++;

qmt++;

while（i

i++,

qct++;

if（i

a[j--]=a[i],

qct++,

qmt++;

}

a[i]=temp,

qmt++;

quick（a,low,j-1）;

quick（a,i+1,up）;

}

}

voidquick_sort（intn,intA[]）//快速排序（通过调用快速排序递归算法完成）

{

inti;

inta[N];

for（i=0;i

a[i]=A[i];//使数组a[]与数组A[]完全相同,对数组a[]进行操作（不改动A[],可以使A[]被其他函数调用）

quick（a,0,n-1）;//调用快速排序递归算法

printf（"快速排序"）;

output（n,a,qct,qmt）;

}

voidinsertion_sort（intn,intA[]）//插入排序

{

intmt=0;//移动次数movetime

intct=0;//比较次数cmdtime

inti,j,temp;

inta[N];

for（i=0;i

a[i]=A[i];//使数组a[]与数组A[]完全相同,对数组a[]进行操作（不改动A[],可以使A[]被其他函数调用）

for（i=1;i

{

temp=a[i],

mt++;

for（j=i-1;j>=0&&temp

a[j+1]=a[j],

mt++;

a[j+1]=temp,

mt++;

}

printf（"插入排序"）;

output（n,a,ct,mt）;

}

voidshell_sort（intn,intA[]）//希尔排序

{

intmt=0;//移动次数movetime

intct=0;//比较次数cmdtime

inti,j,k,h,y;

inta[N];

for（i=0;i

a[i]=A[i];//使数组a[]与数组A[]完全相同,对数组a[]进行操作（不改动A[],可以使A[]被其他函数调用）

for（i=0;i

{

h=d[i];

for（j=h;j

{

y=a[j],

mt++;

for（k=j-h,ct++,mt++;k>=0&&y

a[k+h]=a[k];

a[k+h]=y;

}

}

printf（"希尔排序"）;

output（n,a,ct,mt）;

}

voidmain（）

{

intn;

inti;

intA[N];

printf（"请输入数组大小（小于100）：

"）;

scanf（"%d",&n）;//输入所需排序数组大小

for（i=0;i

{

printf（"请输入数组a[%d]：

",i）;

scanf（"%d",&A[i]）;//依次输入数组A[0]~A[n]

}

bubble_sort（n,A）;//冒泡排序

insertion_sort（n,A）;//插入排序

selection_sort（n,A）;//选择排序

quick_sort（n,A）;//快速排序

shell_sort（n,A）;//希尔排序

}

总结

在这两周的数据结构课程设计中,我的题目是:

排序算法性能分析,这两周课程设计中,通过该题目的设计过程,我加深了对排序算法的理解,对排序算法上基本运算的实现有所掌握,对课本中所学的各种数据结构进一步理解和掌握,学会了如何把学到的知识用于解决实际问题,锻炼了自己动手的能力。

一个人要完成所有的工作是非常困难和耗时的。

在以后的学习中我会更加注意各个方面的能力的协调发展。

在课程设计时遇到了很多的问题，在老师的帮助，和对各种资料的查阅中，将问题解决，培养了我自主动手，独立研究的能力，为今后在学习工作中能更好的发展打下了坚实的基础。

两周的课程设计很短暂，但其间的内容是很充实的，在其中我学习到了很多平时书本中无法学到的东西，积累了经验，锻炼了自己分析问题，解决问题的能力，并学会了如何将所学的各课知识融会，组织，来配合学习，两周中我收益很大，学到很多。

参考文献

1.严蔚敏，吴伟民，《数据结构（C语言版）》，清华大学出版社。

2.严蔚敏，吴伟民，《数据结构题集（C语言版）》，清华大学出版社。

3.《DATASTRUCTUREWITHC++》，WilliamFord，WilliamTcpp，清华大学出版社（影印版）。

4.谭浩强，《C语言程序设计》，清华大学出版社。

致谢

首先感谢我的指导老师张永张老师，他在我的课程设计过程中提出了指导性的方案和架构，并指引我阅读相关的资料和书籍，使我在不熟悉的领域中仍能迅速掌握新的技术。

感谢我的数据结构老师老师和C语言老师在以往的基础课学习中为我打下良好的基础，这是我这次课程设计能够顺利完成的前提。

我的同学在设计完成后对程序的测试，没有他们，也许就难以发现一些潜在的错误，在此一并表示感谢。

附件1源代码如下

深度遍历算法的实现

源码如下

#defineMAX_VER20

#include"stdio.h"

typedefstruct

{intadj;

char*info;

}arccell;

typedefstruct

{charvexs[MAX_VER];

arccellarcs[MAX_VER][MAX_VER];

intvexnum,arcnum;

intgraphkind;

}mgraph;

mgraphG;

intvisited[MAX_VER];

intcreateDG（）;

intlocate（）;

intvisit（）;

charfirst（）;

charnext（）;

voidDFS（）;

intcreateDG（mgraph*p）

{inti,j,k,n;

charv1,v2;

printf（"givethenumberofvertexandarc:

\n"）;

scanf（"%d%d",&（p->vexnum）,&（p->arcnum））;

printf（"\nvexnum=%d,arcnum=%d\n",p->vexnum,p->arcnum）;

printf（"givethevexs:

\n"）;

for（i=0;ivexnum;i++）

{p->vexs[i]=getch（）;

printf（"%3c",p->vexs[i]）;

}

for（i=0;iarcnum;i++）

for（j=0;jvexnum;j++）

p->arcs[i][j].adj=0;

printf（"\nthearcsare:

\n"）;

for（i=0;iarcnum;i++）

{for（j=0;jvexnum;j++）

printf（"%3d",p->arcs[i][j].adj）;

printf（"\n"）;

}

for（k=0;karcnum;k++）

{printf（"givethetwovexsbetweenwhichtherearearc:

\n"）;

v1=getch（）;v2=getch（）;

printf（"%c%c\n",v1,v2）;

i=locate（G,v1）;j=locate（G,v2）;

if（i>=0&&j>=0）p->arcs[i][j].adj=1;

}

printf（"nowthearcs:

\n"）;

for（i=0;iarcnum;i++）

{for（j=0;jvexnum;j++）

printf（"%3d",p->arcs[i][j].adj）;

printf（"\n"）;

}

return1;

}

intlocate（mgraphG,charv）

{inti;

for（i=0;i

if（v==G.vexs[i]）returni;

return-1;

}

intvisit（mgraphG,charv）

{inti;

i=locate（G,v）;

if（i>=0）

{printf（"%c",v）;return1;}

else

return0;

}

charfirst（mgraphG,charv）

{inti,j;

i=locate（G,v）;

for（j=0;j

if（G.arcs[i][j].adj==1）

returnG.vexs[j];

return-1;

}

charnext（mgraphG,charv1,charv2）

{inti,j;

i=locate（G,v1）;j=locate（G,v2）;

for（j++;j

if（G.arcs[i][j].adj==1）

returnG.vexs[j];

return-1;

}

voidDFS（mgraphG,charv）

{inti,j,k;

charw;

i=locate（G,v）;

j=visit（G,v）;

if（j）visited[i]=1;

for（w=first（G,v）;w>=0;w=next（G,v,w））

{k=locate（G,w）;

if（!

visited[k]）DFS（G,w）;

}

for（i=0;i

{if（visited[i]==0）

visit（G,G.vexs[i]）;visited[i]=1;

}

return;

}

main（）

{mgraph*p;

inti,j;

charv;

p=&G;

clrscr（）;

createDG（p）;

for（i=0;i

visited[i]=0;

printf（"thevisited:

\n"）;

for（i=0;i

printf（"%3d",visited[i]）;

printf（"\n"）;

printf（"thefirsttovisit:

\n"）;

v=getch（）;

printf（"%c\n",v）;

DFS（G,v）;

printf（"\nnowthevisited:

\n"）;

for（i=0;i

printf（"%3d",visited[i]）;

}_