数据结构算法排序比较.docx
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数据结构算法排序比较
课程设计报告
课程设计题目：
排序算法比较
学号：
201120182020
姓名：
揭审鹏
专业：
软件工程
班级:
1121820
指导教师:
张军
目录
1、需求分析………………………………………………3
2、程序的主要功能………………………………………3
3、程序运行平台…………………………………………3
4、算法及时间复杂度……………………………………3
5、测试用例………………………………………………5
6、程序源代码……………………………………………9
7、感想体会与总结………………………………………17
一、需求分析
利用随机函数产生30000个随机整数，利用插入排序、起泡排序、选择排序、快速排序、堆排序、归并排序等排序方法进行排序，并统计每一种排序上机所花费的时间。
二、程序的主要功能
1．掌握各种排序的基本思想。
2．掌握各种排序方法的算法实现。
3．掌握各种排序方法的优劣分析及花费的时间的计算。
4．掌握各种排序方法所适应的不同场合。
三、程序运行平台
VisualC++6.0版本
四、算法及时间复杂度
（一）各个排序是算法思想：
（1）直接插入排序：
将一个记录插入到已排好的有序表中，从而得到一个新的，记录数增加1的有序表。
（2）起泡排序：
首先将第一个记录的关键字和第二个记录的关键字进行比较，若为逆序，则将两个记录交换，然后比较第二个记录和第三个记录的关键字。
依此类推，直到第N-1和第N个记录的关键字进行过比较为止。
上述为第一趟排序，其结果使得关键字的最大纪录被安排到最后一个记录的位置上。
然后进行第二趟起泡排序，对前N-1个记录进行同样操作。
一共要进行N-1趟起泡排序。
（3）快速排序：
通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分，其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小，则可分别对这两部分记录继续进行排序，已达到整个序列有序。
（4）选择排序：
通过N-I次关键字间的比较，从N-I+1个记录中选出关键字最小的记录，并和第I（1<=I<=N）个记录交换。
（5）堆排序：
在堆排序的算法中先建一个大顶堆，既先选得一个关键字作为最大的记录并与序列中最后一个记录交换，然后对序列中前N-1记录进行选择，重新将它调整成一个大顶堆，如此反复直到排序结束。
（6）归并排序：
按最低位优先法先对低位关键字进行排序，直到对最高位关键字排序为止，经过若干次分配和收集来实现排序
（二）时间复杂度分析
排序算法
最差时间
时间复杂度
是否稳定？
插入排序
O（n2）
O（n2）
稳定
冒泡排序
O（n2）
O（n2）
稳定
快速排序
O（n2）
O（n*log2n）
不稳定
选择排序
O（n2）
O（n2）
稳定
堆排序
O（n*log2n）
O（n*log2n）
不稳定
归并排序
O（n*log2n）
O（n2）
稳定
30000个数据的时间比较：
算法名称
用时
直接插入排序
1
起泡排序
4
快速排序
0
选择排序
1
堆排序
0
归并排序
0
5、测试用例
产生30000个随机数
快速排序
堆排序
归并排序
直接插入排序
起泡排序
选择排序
排序时间
六、程序源代码
#include
#include
#include
#include
constintN=30000;
#defineElemTypeint
//以下为起泡排序
voidBubblesort（ElemTypeR[],intn）
{
intflag=1;//当flag为0，停止排序
for（inti=1;i{
//i表示趟数，最多n-1趟
flag=0;//开始时元素未交换
for（intj=n-1;j>=i;j--）
if（R[j]{
//发生逆序
ElemTypet=R[j];
R[j]=R[j-1];
R[j-1]=t;flag=1;//交换，并标记发生了变换
}
if（flag==0）return;
}
}
//以下为直接排序
voidselectsort（ElemTypeR[],intn）
{
inti,j,m;ElemTypet;
for（i=0;i{
m=i;
for（j=i+1;jif（R[j]if（m!
=i）
{
t=R[i];
R[i]=R[m];
R[m]=t;
}
}
}
//以下为直接插入排序
voidinsertsort（ElemTypeR[],intn）
//待排序元素用一个R表示，数组有n个元素
{
for（inti=1;i{
ElemTypetemp=R[i];//把待排序元素赋给temp
intj=i-1;
while（（j>=0）&&（temp{
R[j+1]=R[j];j--;//顺序比较和移动
}
R[j+1]=temp;
}
}
//以下为快速排序
voidquicksort（ElemTypeR[],intleft,intright）
{
inti=left,j=right;
ElemTypetemp=R[i];
while（i{
while（（R[j]>temp）&&（j>i））
j=j-1;
if（j>i）
{
R[i]=R[j];
i=i+1;
}
while（（R[i]<=temp）&&（j>i））
i=i+1;
if（i{
R[j]=R[i];
j=j-1;
}
}//一次划分得到的基准值的正确位置
R[i]=temp;
if（leftif（i+1}
//以下为堆排序
voidcreatheap（ElemTypeR[],inti,intn）
//建立大根堆
{
intj;ElemTypet;
t=R[i];j=2*i;
while（j{
if（（jj++;
if（t{
R[i]=R[j];
i=j;
j=2*i;
}
elsej=n;
R[i]=t;
}
}
voidheapsort（ElemTypeR[],intn）//堆排序
{
ElemTypet;
for（inti=n/2;i>=0;i--）
creatheap（R,i,n）;
for（i=n-1;i>=0;i--）
{
t=R[0];
R[0]=R[i];
R[i]=t;
creatheap（R,0,i-1）;
}
}
//以下为归并排序
voidmerge（ElemTypeR[],ElemTypeA[],ints,intm,intt）
//对两个子区间R[s]~R[m]和R[M+1]~R[t]进行合并，结果存入A中
{
inti,j,k;
i=s;j=m+1;k=s;
while（（i<=m）&&（j<=t））
if（R[i]<=R[j]）
{A[k]=R[i];i++;k++;}
else
{A[k]=R[j];j++;k++;}
while（i<=m）
{A[k]=R[i];i++;k++;}
while（j<=t）
{A[k]=R[j];j++;k++;}
}
voidmergepass（ElemTypeR[],ElemTypeA[],intn,intc）
//对R数组做一趟归并，结果存入A数组中，n为元素个数，c为区间长度
{
inti,j;
i=0;
while（i+2*c-1<=n-1）
{
//长度均为c的两个区间合并成一个区间
merge（R,A,i,i+c-1,i+2*c-1）;
i+=2*c;
}
if（i+c-1merge（R,A,i,i+c-1,n-1）;
else
for（j=i;j<=n-1;j++）//仅剩一个区间时，直接复制到A中
A[j]=R[j];
}
voidmergesort（ElemTypeR[],intn）
{
intc=1;ElemTypeA[N];
while（c{
mergepass（R,A,n,c）;//一次合并，结果存入A中
c*=2;
mergepass（R,A,n,c）;//再次合并，结果存入A中
c*=2;
}
}
voidprint（ElemTypeR[],intn）
{
for（inti=0;i<=n-1;i++）
{if（i%10==0）{cout<cout<}
cout<}
voidmain（）
{
charch;
ElemTypeR[N],T[N];
time_tt1,t2;
doublett1,tt2,tt3,tt4,tt5,tt6;
srand（0）;
for（inti=0;i<=N-1;i++）
T[i]=rand（）;//产生随机数
print（T,N）;//输出随机数
cout<<"快速排序开始（y/n）";
cin>>ch;
if（ch=='y'）
{
for（i=0;it1=time（NULL）;
quicksort（R,0,N-1）;
t2=time（NULL）;
tt1=difftime（t2,t1）;
print（R,N）;
}
cout<<"堆排序开始（y/n）";
cin>>ch;
if（ch=='y'）
{
for（i=0;it1=time（NULL）;
heapsort（R,N）;
t2=time（NULL）;
tt2=difftime（t2,t1）;
print（R,N）;
}
cout<<"归并排序开始（y/n）";
cin>>ch;
if（ch=='y'）
{
for（i=0;it1=time（NULL）;
mergesort（R,N）;
t2=time（NULL）;
tt3=difftime（t2,t1）;
print（R,N）;
}
cout<<"直接插入排序开始（y/n）";
cin>>ch;
if（ch=='y'）
{
for（i=0;it1=time（NULL）;
insertsort（R,N）;
t2=time（NULL）;
tt4=difftime（t2,t1）;
print（R,N）;
}
cout<<"起泡排序开始（y/n）";
cin>>ch;
if（ch=='y'）
{
for（i=0;it1=time（NULL）;
Bubblesort（R,N）;
t2=time（NULL）;
tt5=difftime（t2,t1）;
print（R,N）;
}
cout<<"选择排序开始（y/n）";
cin>>ch;
if（ch=='y'）
{
for（i=0;it1=time（NULL）;
selectsort（R,N）;
t2=time（NULL）;
tt6=difftime（t2,t1）;
print（R,N）;
}
cout<<"快速排序的时间为：
"<cout<<"堆排序的时间为：
"<cout<<"归并排序的时间为：
"<cout<<"直接插入排序的时间为：
"<cout<<"起泡排序的时间为：
"<cout<<"选择排序的时间为：
"<
}
七感想体会与总结
1、做什么都需要耐心，做设计写程序更需要耐心。
一开始的时候，我写函数写的很快，可是等最后调试的时候发现错误很隐蔽，就很费时间了。
后来我先在纸上构思出函数的功能和参数，考虑好接口之后才动手编，这样就比较容易成功了。
2、做任何事情我决定都应该有个总体规划。
之后的工作按照规划逐步展开完成。
对于一个完整的程序设计，首先需要总体规划写程序的步骤，分块写分函数写，然后写完一部分马上纠错调试。
而不是像我第一个程序，一口气写完，然后再花几倍的时间调试。
一步步来，走好一步再走下一步。
写程序是这样，做项目是这样，过我们的生活更是应该这样。
3、感觉一开始设计结构写函数体现的是数据结构的思想，后面的调试则更加体现了人的综合素质，专业知识、坚定耐心、锲而不舍，真的缺一不可啊。
4、通过这次课设，不仅仅复习了C++语言相关知识、巩固了数据结构关于栈和排序的算法等知识，更磨练了我的意志。
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