数据结构实验报告四.docx
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数据结构实验报告四
实验报告
（2014/2015学年第二学期）
课程名称
数据结构A
实验名称
基本内排序算法的验证和性能比较，改进快速排序算法
实验时间
年
月
日
指导单位
指导教师
学生姓名
班级学号
学院（系）
专业
实验报告
实验名称
基本内排序算法的验证和性能比较，改进快速排序算法
指导教师
实验类型
设计
实验学时
2
实验时间
一、实验目的和要求
（1）验证内排序算法，分析算法的时间性能
①验证各种基本排序算法
②分析各算法的最好、最坏和平均情况时间复杂度，以渐近表示法表示。
③产生不同规模和排列状态的数据集，测量算法的实际执行时间；
④比较理论分析和实际运行时间，解释理由。
提示：
使用随机数发生器产生随机测试数据；使用系统时钟测量运行时间。
要求：
（1）理解和掌握各种基本排序算法；
（2）学会测量和分析排序算法的时间和空间性能；
（3）改进快速排序算法，理解改进的理由，验证算法改进的效果。
二、实验环境（实验设备）
硬件：
微型计算机
软件：
Windows操作系统、MicrosoftVisualC++6.0
三、实验原理及内容
1、
实验报告
2、源代码
#include
#include
usingnamespacestd;
template
voidSwap（T&a,T&b）
{//交换两个数值
Ttemp;
temp=a;
a=b;
b=temp;
}
template
voidSelectSort（TA[],intn）
{//简单选择排序
intsmall,i,j;
for（i=0;ismall=i;
for（j=i+1;jif（A[j]small=j;
}
Swap（A[i],A[small]）;
}
}
template
voidInsertSort（TA[],intn）
{//直接插入排序
for（inti=1;iintj=i;
Ttemp=A[i];
while（j>0&&tempA[j]=A[j-1];
j--;
}
A[j]=temp;
}
}
template
voidBubbleSort（TA[],intn）
{//冒泡排序
inti,j,last;
i=n-1;
while（i>0）{
last=0;
for（j=0;jif（A[j+1]Swap（A[j],A[j+1]）;
last=j;
}
}
i=last;
}
}
template
voidQuickSort（TA[],intn）
{//快速排序
QSort（A,0,n-1）;
}
template
voidQSort（TA[],intleft,intright）
{
inti,j;
if（lefti=left;
j=right+1;
do{
doi++;while（A[i]doj--;while（A[j]>A[left]&&j>=left）;
if（iSwap（A[i],A[j]）;
}while（iSwap（A[left],A[j]）;
QSort（A,left,j-1）;
QSort（A,j+1,right）;
}
}
template
voidMerge（TA[],inti1,intj1,inti2,intj2）
{//两路合并排序
T*temp=newT[j2-i1+1];
inti=i1,j=i2,k=0;
while（i<=j1&&j<=j2）{
if（A[i]<=A[j]）
temp[k++]=A[i++];
else
temp[k++]=A[j++];
}
while（i<=j1）
temp[k++]=A[i++];
while（jtemp[k++]=A[j++];
for（i=0;iA[i1++]=temp[i];
delete[]temp;
}
template
voidMergeSort（TA[],intn）
{
inti1,j1,i2,j2;
intsize=1;
while（sizei1=0;
while（i1+sizei2=i1+size;
j1=i2-1;
if（i2+size-1>n-1）
j2=n-1;
else
j2=i2+size-1;
Merge（A,i1,j1,i2,j2）;
i1=j2+1;
}
size*=2;
}
}
template
voidAdjustDown（TA[],intr,intj）
{//堆排序
intchild=2*r+1;
Ttemp=A[r];
while（child<=j）{
if（childchild++;
if（temp>=A[child]）
break;
A[（child-1）/2]=A[child];
child=2*child+1;
}
A[（child-1）/2]=temp;
}
template
voidHeapSort（TA[],intn）
{
for（inti=（n-1）/2;i>-1;i--）//调整为最大堆
AdjustDown（A,i,n-1）;
for（i=n-1;i>0;i--）{
Swap（A[0],A[i]）;
AdjustDown（A,0,i-1）;
}
}
template
voidCopy（TA[],TB[],intn）
{//将A数组复制到B数组中
for（inti=0;iB[i]=A[i];
}
template
voidPrint（TA[],intn）
{//输出数组中的值
for（inti=0;icout<}
template
voidDataGen（TA[],intn）
{//生成随机数
inti=0;
srand（（unsigned）time（NULL））;
for（i=0;iA[i]=rand（）*rand（）;
}
}
voidmain（）
{
intn=60000;
int*A=newint[n];
int*B=newint[n];
inti=0;
clock_tstart,finish;
doubleelaps;
DataGen（A,n）;
cout<<""<<"共输出随机数"<cout<<"尚未排序前：
\n";
for（i=0;icout<cout<Copy（A,B,n）;
start=clock（）;
QuickSort（B,n）;
finish=clock（）;
elaps=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
cout<<"--------4.快速排序--------\n"<Print（B,n）;
cout<Copy（A,B,n）;
start=clock（）;
MergeSort（B,n）;
finish=clock（）;
elaps=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
cout<<"--------5.两路合并排序--------\n"<Print（B,n）;
cout<Copy（A,B,n）;
start=clock（）;
HeapSort（B,n）;
finish=clock（）;
elaps=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
cout<<"--------6.堆排序--------\n"<Print（B,n）;
cout<Copy（A,B,n）;
start=clock（）;
SelectSort（B,n）;
finish=clock（）;
elaps=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
cout<<"--------1.简单选择排序--------\n"<Print（B,n）;
cout<Copy（A,B,n）;
start=clock（）;
InsertSort（B,n）;
finish=clock（）;
elaps=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
cout<<"--------2.直接插入排序--------\n"<Print（B,n）;
cout<Copy（A,B,n）;
start=clock（）;
BubbleSort（B,n）;
finish=clock（）;
elaps=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
cout<<"--------3.冒泡排序--------\n"<Print（B,n）;
cout<}
3、给出测试数据及运行结果、实验相关结论等。
简单选择排序：
4422ms
直接插入排序：
2375ms
冒泡排序：
10671ms
快速排序：
16ms
两路合并排序：
31ms
实验报告
实验报告
四、实验小结（包括问题和解决方法、心得体会、意见与建议等）
说明：
这部分内容主要包括：
在编程、调试或测试过程中遇到的问题及解决方法、本次实验的心得体会、进一步改进的设想等。
（一）实验中遇到的主要问题及解决方法
.在进行代码输入时，没有注意到大小写、符号等，导致程序无法运行。
（二）实验心得
通过这次数据结构的实验，我了解到了数据结构不仅仅是一门理论学科，更是一门实践性的学科。
在实验过程中我发现了我的许多不足之处，如算法的不完善、语法的错误、语句的不通顺等等。
在调试程序时，经常出现因为粗心大意而犯的低级错误，导致程序不能运行，耗费了大量时间去寻找并修改这些错误。
同时，在进行程序设计时，要注意想好思路。
将每个函数的功能都要清晰的表述出来，使人能够一目了然此程序的功能。
但是完成任何一个较大的程序，都需要掌握一定的编程基础，需要不断的探索和求知过程，这样对自己编程能力的提高有较大的帮助。
当然，任何程序必须经过计算机的调试，看是否调试成功，发现错误，一个个，一步步去解决，这样就能从错误中进步。
通过实验加强了我的动手能力，以及提升了局部和统一考虑问题的思维方式。
这次的实验不仅让我巩固了以前所学过的c++知识，而且学到了很多在书本上所没有提及的知识。
通过这次实验我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正提高自己的能力。
以后要多多研读数据结构这方面的书，不断提高自己的能力，能够较为轻松的完成此类实验课题。
通过这次的课程设计，我深入理解了线性表数据结构，掌握了线性表的顺序和链接两种存储表示方法。
掌握了顺序表的各种基本操作。
学会了使用线性表解决应用问题的方法。
加深了对抽象模板类、类的继承、代码重用、重载等C++语言机制的理解和使用。
五、指导教师评语
成绩
批阅人
日期
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