数据结构试验报告各种内排序算法的实现及性能比较.docx
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数据结构试验报告各种内排序算法的实现及性能比较
实验报告
（2010/2011学年第2学期）
课程名称
数据结构——使用C++语言描述
实验名称
各种内排序算法的实现及性能比较
实验时间
2011
年
5
月
27
日
指导单位
计算机科学与技术系
指导教师
学生姓名
班级学号
学院（系）
专业
实验名称
各种内排序算法的实现及性能比较
指导老师
实验类型
设计
实验学时
4
实验时间
2011.5.27
一．实验目的和要求
内容：
验证教材的各种内排序算法。
分析各种排序算法的时间复杂度。
要求：
使用随机数产生器产生大数据集合，运行上述各种排序算法，使用系统时钟测量各算法所需的实际时间，并进行比较。
二．实验环境（实验设备）
VisualC++6.0
三．实验原理及内容
//selectsort.h
#include//简单选择排序
template
voidSelectSort（TA[],intn）
{
intsmall;
for（inti=0;ismall=i;
for（intj=i+1;jif（A[j]Swap（A[i],A[small]）;
}
}
Insertsort.h
#include//直接插入排序
template
voidInsertSort（TA[],intn）
{
for（inti=1;iintj=i;
Ttemp=A[i];
while（j>0&&tempA[j]=A[j-1];j--;
}
A[j]=temp;
}
}/*ok!
*/
Bubblesort.h
#include
template
voidBubbleSort（TA[],intn）
{
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;
}
}
Quicksort.h
#include
//改进的快速排序
template
voidquick（TA[],intn）
{
int*a;//用数组保存待排序的子序列的上、下界
inttop=0,right,left,j;//left和right为待排序
a=newint[n];
if（a==NULL）return;
a[top++]=0;
a[top++]=n-1;//以初始序列为待排序序列开始改进的快速排序
//lc
for（j=0;a[j]!
=NULL;j++）//循环到数组元素为空
{
left=a[j++];
right=a[j];//每次按序从数组中取出两个元素作为待排序序列的上、下界
if（left>right）
Swap（left,right）;//如果下界大于上界，交换上、下界
if（right-left<15）
InsertSortExt（A,left,right）;//若元素较少调用插入排序
else
{
a[top++]=left;
a[top++]=QuickSort（A,left,right）-1;
a[top++]=a[top-2]+2;
a[top++]=right;//否则将低、高端序列上、下界依次保存到数组中
}
}
}
template
intQuickSort（TA[],intleft,intright）//用于改进的快速排序的原始快速排序方法
{
inti,j;
if（lefti=left;j=right+1;
do{
doi++;while（A[i]doj--;while（A[j]>A[left]）;
if（i}while（iSwap（A[left],A[j]）;
returnj;
}
return0;
}
template
voidInsertSortExt（TA[],intleft,intright）//用于快速排序的直接插入排序方法
{
for（inti=left+1;iintj=i;
Ttemp=A[i];//待插入元素存入临时变量
while（j>0&&tempA[j]=A[j-1];j--;//A[j-1]元素后移，j指针前移
}
A[j]=temp;//待插入元素存入找到的插入位置
}
}
Mergesort.h
#include
//两路合并的C++程序
template
voidMerge（TA[],inti1,intj1,inti2,intj2）
{//i1,j1是子序列1的下、上界，i1,j2是子序列2的下、上界
T*Temp=newT[j2-i1+1];//分配能存放两个子序列的临时数组
inti=i1,j=i2,k=0;//i,j是两个子序列的游动指针，k是Temp的游动指针
while（i<=j1&&j<=j2）
if（A[i]<=A[j]）Temp[k++]=A[i++];
elseTemp[k++]=A[j++];
while（i<=j1）Temp[k++]=A[i++];
while（j<=j2）Temp[k++]=A[j++];
for（i=0;idelete[]Temp;
}
//合并排序的C++程序
template
voidMergeSort（TA[],intn）
{
inti1,j1,i2,j2;//i1,j1是子序列1的下、上界，i2,j2是子序列2的下、上界
intsize=1;//子序列中元素个数，初始化为1。
while（sizei1=0;
while（i1+sizei2=i1+size;
j1=i2-1;
if（i2+size-1>n-1）
j2=n-1;
elsej2=i2+size-1;
Merge（A,i1,j1,i2,j2）;
i1=j2+1;
}
size*=2;
}
}
Heapsort.h
#include
//AdjustDown函数
template
voidAdjustDown（TA[],intr,intj）
{
intchild=2*r+1;Ttemp=A[r];
while（child<=j）{
if（（childif（temp>=A[child]）break;
A[（child-1）/2]=A[child];
child=2*child+1;
}
A[（child-1）/2]=temp;
}
//堆排序的C++程序
template
voidHeapSort（TA[],intn）
{
for（inti=（n-2）/2;i>-1;i--）AdjustDown（A,i,n-1）;//构造最大堆
for（i=n-1;i>0;i--）{
Swap（A[0],A[i]）;
AdjustDown（A,0,i-1）;
}
}
Meau.h
#include
#include
#include
#include
#include"selectsort.h"
#include"insertsort.h"
#include"bubblesort.h"
#include"quicksort.h"
#include"mergesort.h"
#include"heapsort.h"
#defineSIZE400
#defineTIMES1000
template
classMenu
{
public:
voidprintmenu（）;
voidselectsort（）;//简单选择排序
voidinsertSort（）;//直接插入排序
voidbubbleSort（）;//冒泡排序
voidquickSort（）;//快速排序
voidmergeSort（）;//两路合并排序
voidheapSort（）;//堆排序
voidchildmenu（）;//子菜单1
voidchildmenu2（）;//子菜单2
voidswitcha（）;
private:
inta,b,c;
};
template
voidMenu:
:
printmenu（）
{
cout<<"--------------------------------------------------------"<cout<<"内排序测试系统"<cout<<"--------------------------------------------------------"<cout<<"1.简单选择排序"<cout<<"2.直接插入排序"<cout<<"3.冒泡排序"<cout<<"4.快速排序"<cout<<"5.两路合并排序"<cout<<"6.堆排序"<cout<<"7.退出"<cout<<"PS：
测试用的数组元素为"<this->switcha（）;
}
template
voidMenu:
:
childmenu（）
{
cout<<"--------------------------------------------------------"<cout<<"1.最好情况"<cout<<"2.最坏情况"<cout<<"3.平均情况"<cout<<"4.返回主菜单"<cin>>b;
if（b==4）this->printmenu（）;
}
template
voidMenu:
:
childmenu2（）
{
cout<<"--------------------------------------------------------"<cout<<"1.原始算法"<cout<<"2.改进算法"<cout<<"3.返回主菜单"<cin>>c;
if（c==3）this->printmenu（）;
}
template
voidMenu:
:
switcha（）
{
//cout<<"ok"<cin>>a;
switch（a）
{
case1:
this->selectsort（）;break;//ok
case2:
this->insertSort（）;break;//ok
case3:
this->bubbleSort（）;break;//ok
case4:
this->quickSort（）;break;//ok
case5:
this->mergeSort（）;break;//ok
case6:
this->heapSort（）;break;//ok
case7:
exit
（1）;break;
default:
cout<<"error"<printmenu（）;break;
}
};
template
voidprintout（TA[],intn）//打印数组，测试时用
{
for（inti=0;icout<cout<}
template
T*producedate（intx）//产生顺序，逆序，随机的数组
{
inti;
T*A=newT[SIZE];
switch（x）
{
case1:
for（i=0;ibreak;
case2:
for（i=SIZE;i>0;i--）A[i-1]=SIZE-i;returnA;//逆序
break;
case3:
srand（time（NULL））;
for（i=0;ibreak;
default:
cout<<"error"<}
}
template
voidSwap（T&a,T&b）//交换2个元素
{
Ttemp=a;
a=b;
b=temp;
}
template
voidMenu:
:
bubbleSort（）
{
cout<<"冒泡排序"<this->childmenu（）;
T*A;
doubleduration;
clock_tstart,finish;
start=clock（）;
cout<<"ok"<for（inti=0;i{
A=producedate（b）;
BubbleSort（A,SIZE）;
delete[]A;
}
finish=clock（）;
duration=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
//printout（A,SIZE）;
cout<<"用时：
"<system（"pause"）;
//delete[]A;
this->bubbleSort（）;
}/*ok*/
template
voidMenu:
:
heapSort（）
{
cout<<"堆排序"<cout<<"直接用随机数据测试"<T*A;
doubleduration;
clock_tstart,finish;
start=clock（）;
cout<<"ok"<for（inti=0;i{
A=producedate（3）;
HeapSort（A,SIZE）;
delete[]A;
}
finish=clock（）;
duration=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
cout<<"用时：
"<system（"pause"）;
this->printmenu（）;
}
template
voidMenu:
:
insertSort（）
{
cout<<"直接插入排序"<this->childmenu（）;
T*A;
doubleduration;
//A=producedate（b）;
//if（A==NULL）{cout<<"error";delete[]A;this->insertSort（）;}
//printout（A,SIZE）;
clock_tstart,finish;
start=clock（）;
cout<<"ok"<for（inti=0;i{
A=producedate（b）;
InsertSort（A,SIZE）;
delete[]A;
}
finish=clock（）;
duration=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
//printout（A,SIZE）;
cout<<"用时：
"<system（"pause"）;
//delete[]A;
this->insertSort（）;
}
template
voidMenu:
:
mergeSort（）
{
//this->childmenu（）;
cout<<"合并排序"<cout<<"直接用随机数据测试"<T*A;
doubleduration;
clock_tstart,finish;
start=clock（）;
cout<<"ok"<for（inti=0;i{
A=producedate（3）;
MergeSort（A,SIZE）;
delete[]A;
}
finish=clock（）;
duration=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
//printout（A,SIZE）;
cout<<"用时：
"<system（"pause"）;
//delete[]A;
this->printmenu（）;
}/*ok*/
template
voidMenu:
:
quickSort（）
{
this->childmenu2（）;
T*A;
doubleduration;
clock_tstart,finish;
if（c==1）
{
cout<<"原始快速排序"<cout<<"直接用随机数据测试"<start=clock（）;
cout<<"ok"<for（inti=0;i{
A=producedate（3）;
QuickSort2（A,SIZE）;
delete[]A;
}
finish=clock（）;
duration=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
cout<<"用时：
"<system（"pause"）;this->quickSort（）;
}
elseif（c==2）
{
cout<<"改进的快速排序"<cout<<"直接用随机数据测试"</*A=producedate（3）;
printout（A,SIZE）;
quick（A,SIZE）;
printout（A,SIZE）;
delete[]A;
this->printmenu（）;
*/
//T*A;
start=clock（）;
cout<<"ok"<for（inti=0;i{
A=producedate（3）;
quick（A,SIZE）;
delete[]A;
}
finish=clock（）;
duration=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
cout<<"用时：
"<system（"pause"）;
this->quickSort（）;
}
else{cout<<"error"<printmenu（）;}
}
template
voidMenu:
:
selectsort（）
{
//this->childmenu（）;
cout<<"简单选择排序"<cout<<"直接用随机数据测试"<T*A;
doubleduration;
clock_tstart,finish;
start=clock（）;
cout<<"ok"<for（inti=0;i{
A=producedate（3）;
SelectSort（A,SIZE）;
delete[]A;
}
finish=clock（）;
duration=（double）（finish-start）/CLOCKS_PER_SEC;
//printout（A,SIZE）;
cout<<"用时：
"<system（"pause"）;
//delete[]A;
this->printmenu（）;
}
/*ok!
*/
Mymain.cpp
#include"Menu.h"
intmain（）
{
MenuMenuObj;
MenuObj.printmenu（）;
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