题目3排序综合报告讲解.docx
《题目3排序综合报告讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《题目3排序综合报告讲解.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
题目3排序综合报告讲解
理学院
课程设计说明书
课程名称:
数据结构与算法A设计实践
课程代码:
6015059
题目三:
排序综合
开始时间:
2015年12月28日
完成时间:
2016年01月10日
课程设计成绩：
学习态度及平时成绩（30）
技术水平与实际能力（20）
创新（5）
说明书撰写质量（45）
总分（100）
指导教师签名：
年月日
数据结构与算法A设计实践任务书
学院名称：
理学院课程代码：
_6015059________
专业：
信科年级：
2012
一、设计题目
排序综合（限最多1人完成）
二、主要内容
利用随机函数产生N个随机整数（20000以上），对这些数进行多种方法进行排序。
三、具体要求及提交的材料
1）至少采用4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。
如果采用4种或4种以上的方法者，可适当加分。
测试数据及测试结果请在上交的资料中写明；必须上机调试通过
按《数据结构课程设计大纲》中的要求完成课程设计报告格式。
设计结束后，每个学生必须上交的材料有：
1《课程设计报告》打印稿一份2．课程设计的源代码电子文档一份
四、主要技术路线提示
无。
五、进度安排
共计两周时间，建议进度安排如下：
1．选题，应该在上机实验之前完成2.需求分析、概要设计可分配4学时完成
2．详细设计可分配4学时4.调试和分析可分配10学时。
2学时的机动，可提前安排部分提前结束任务的学生答辩
六、推荐参考资料
1.冯博琴等编著，《软件技术基础》（修改版），西安交通大学出版社，1997
2.严蔚敏等著，《数据结构》，清华大学出版社，2003
3.李芸芳等著，《软件技术基础》（第二版），清华大学出版社，2000
4.徐孝凯等著，《数据结构（C语言描述）》，清华大学出版社，2004
指导教师签名日期年月日
系主任审核日期年月日
摘要
排序（sorting是计箅机程序设计的一种重要操作，它的功能是将一组任意顺序数据元素（记录），根据某一个（或几个）关键字按一定的顺序里新排列成为有序的序列。
由于待排序的记录数量不同，使得排序过程中涉及的存储器的不同，可将排序方法分为两大类：
一类是内部排序，指的是待排序的记录存放在计算机随机存储器中进行的排序过程；另一类是外部排序，指的是待排序记录的数量很大，以致内存一次不能容纳全部记录，在排序过程中尚需要对外存进行访问的排序过程。
本次课程设计主要是关于内部排序的。
内部排序的方法很多，但就其全面性能而言，很难提出一种被认为是最好的方法，每一种方法都有各自的优缺点，适合在不同的环境（如记录的初始排列状态等）下使用。
本次课程设计就是内部排序中的几个常用排序方法。
分析了排序的实质，排序的应用,排序的分类，利用C语言采用数组存储结构编程实现了本排序综合系统，该系统包含了几种常见的排序方法，有直接插入排序、希尔排序、冒泡排序、快速排序、简单排序。
关键词：
内部排序，外部排序，重新排列，关键字
1引言
1.1问题的提出
排序是计算机内经常进行的一种操作，其目的是将一组“无序”的记录序列调整为“有序”的记录序列。
分内部排序和外部排序。
若整个排序过程不需要访问外存便能完成，则称此类排序问题为内部排序。
反之，若参加排序的记录数量很大，整个序列的排序过程不可能在内存中完成，则称此类排序问题为外部排序。
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。
排序算法是数据结构学科经典的内容，其中内部排序现有的算法有很多种，其中包含冒泡排序，直接插入排序，简单选择排序，希尔排序，快速排序，堆排序等，各有其特点。
对排序算法比较的分析可以遵循若干种不同的准则，通常以排序过程所需要的算法步数作为度量，有时也以排序过程中所作的键比较次数作为度量。
特别是当作一次键比较需要较长时间，例如，当键是较长的字符串时，常以键比较次数作为排序算法计算时间复杂性的度量。
当排序时需要移动记录，且记录都很大时，还应该考虑记录的移动次数。
究竟采用哪种度量方法比较合适要根据具体情况而定。
在下面的讨论中我们主要考虑所用时间作为复杂性的度量。
1.2C语言
C语言既有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点；既是一个成功的系统设计语言，有时一个使用的程序设计语言；既能用来编写不依赖计算机硬件的应用程序，又能用来编写各种系统程序；是一种受欢迎、应用广泛的程序设计语言。
1.3C语言发展过程
1973年，美国贝尔实验室的D.M.RITCHIE在B语言的基础上最终设计出了一种新的语言，他取了BCPL的第二个字母作为这种语言的名字，这就是C语言。
1977年DennisM.Ritchie发表了不依赖于具体机器系统的C语言编译文本《可移植的C语言编译程序》。
1978年BrianW.Kernighian和DennisM.Ritchie出版了名著《TheCProgrammingLanguage》，从而使C语言成为目前世界上流行最广泛的高级程序设计语言。
1.4任务与分析
前面分析了排序的种类以及过程，因此，本系统实现了几种常用的排序方法，包括：
直接插入排序、希尔排序、冒泡排序、非递归的快速排序、简单排序。
2系统分析
2.1功能需求
2.1.1总体要求
任务：
机函数产生N个随机整数（20000以上），对这作数进行多种方法进行排序。
要求：
1）至少采用4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。
如果采用4种或4种以上的方法者，可适当加分。
2.1.2本人所做模块
通过对任务的要求分析，我将任务分成了几个模块，从而实现了任务的总体要求。
包括了输入模块、选择排序方法模块、输出模块。
其中：
1、输入模块
利用随机函数产生N个数（20000以上），产生的数据个数由用户自己输入。
2、选择排序方法模块
在菜单中通过输入相应的选项编号来选择采用何种算法排序，包括的排序算法有：
直接插入排序、希尔排序、冒泡排序、快速排序、简单排序。
3、输出模块
输出排序前的，或者排序后的数据元素到屏幕上显示，并且输出以某种算法排序后的数据元素到文件中保存。
最后让主函数对这几个模块进行调用，从而实现全部功能。
2.2数据需求
利用随机函数产生的随机数。
3详细设计与分析
3．1设计思路
1、直接插入排序
思路：
设有一组关键字{K1，K2,……，Kn}，排序开始便认为K1是一个有序的序列，让K2插入到表长为1的有序序列，使之成为一个表长为2的有序序列，让K3插入到表长为2的有序序列，使之成为个表长为3的有序序列，依次类推，最后让Kn插入上述表长为n-1的有序序列，得到一个表长为n的冇序序列。
2、希尔排序
思路：
先取一个正整数dl（dl3、冒泡排序
思路：
依次比较相邻的两个数,将小数放在前面，大数放在后面。
即在第一趟：
首先比较第n个和第n-1个数，将小数放前，大数放后，然后比较第n-1个数和第n-2个数，将小数放前，大数放后，如此继续，直至比较最后两个数，将小数放前，大数放后。
至此第一趟结束，将最小的数放到了最前。
在第二趟：
仍从第n个数开始比较，将小数放前，大数放后，一直比较到第二个数（第一的位置上已经是最小的），第二趟结束，在数第二的位置上得到一个新的最小数（其实在整个数列中是第二小的数）。
如此下去，重复以上过程，直至最终完成排序。
用二循环实现，外循环变量设i，内循环变量设为j。
每次进行比较的两个元素都是与内循环j有关的，它们可以分别用a[j]和a[j+1]标识。
4、快速排序
思路:
以第一个关键字K1为控制字，将[K1，K2..Kn]分成两个子区，使左区的所有关键字小于等于K1，右区所有关键字大于等于K1,在子区内数据尚处于无序状态。
将右区首、尾指针保存入栈，对左区进行与第
（1）步相类似的处理，又得到它的左子区和右子区。
重复第
（1）、
（2）步，直到左区处理完毕。
然后退栈对一个个子区进行相类似的处理，直到栈空。
5、简单排序
思路：
在n个记录中，用两重循环，外层循环i从第一个元素a[0]开始至最后一个元素a[n-l]，内层循环j从外层循环所值元素a[i]的下—个元素a[jl=a[i+l]开始至最后一个元素a[n-l]搜索，只要找到比a[i]小的元素，便与a[i]交换，如此重复执行操作，当外层循环完毕后，全部记录就排序完成了。
3.2整体设计方案
此课题是研究的是排序问题，为了直观和方便，画出流程图如下图1：
结束
保存排序后文件
退出该系统
简单选择排序
快速排序函数
产生随机数
直接插入排序函数
希尔排序函数
冒泡排序函数
选择操作项
调用欢迎界面函数startface（）
开始
图1程序总流程图
通过流程图可以从中看出操作过程以及函数间的调用关系。
3.3各种操作函数
根据模块的划分，将函数对模块进行实现，主要函数如下：
（1）创建一个数组函数：
intcreat（）
（2）输出数组函数：
voidprint（structelementa[],intn）
（3）保存函数：
voidsave（structelementa[],intn,charfilename[]）
（4）直接插入排序函数：
voidinsertsort（structelementa[],intn）
（5）希尔排序函数：
voidshellsort（structelementa[],intn）
（6）冒泡排序函数：
voidbublesort（structelementa[],intn）
（7）快速排序分区处理：
intpartition（structelementa[],intlow,inthigh）
（8）快速排序函数：
voidquicksort（structelementa[],intlow,inthigh）
（9）简单排序函数：
voidselesort（structelementa[],intn）
3.4主函数
//==========通过该函数对其他函数的调用，实现系统功能
int_tmain（intargc,_TCHAR*argv[]）
{
intnum,c;
boolflag=0;
clock_tstart,end;
charfile1[300]="直接插入排序.txt";
charfile2[300]="希尔排序.txt";
charfile3[300]="冒泡排序.txt";
charfile4[300]="快速排序.txt";
charfile5[300]="选择排序.txt";
while
（1）
{
menu（）;
printf（"请输入操作选项：
"）;
s
升级会员 