C语言课程设计各种排序算法的设计和分析.docx
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C语言课程设计各种排序算法的设计和分析
华中科技大学文华学院
数据结构
课
程
设
计
姓名：
学号：
学部：
信息科学与技术学部
专业：
班级：
题目：
各种排序算法的设计和分析
教师：
2013年03月07日
一.课程设计报告的内容
1.设计题目
2.运行环境（软、硬件环境）
3.算法设计的思想
4.算法的流程图
5.算法设计分析
6.源代码
7.运行结果分析
8.收获及体会
二.《数据结构》课程设计题目各种排序算法的设计和分析
1.设计题目
（1）、需求分析
利用随机函数产生N个随机整数（N=4000），利用直接插入排序、折半插入排序，起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序，基数排序七种排序方法（可添加其它排序方法）进行排序（结果为由小到大的顺序），并统计每一种排序所耗费的时间。
把排序花的时间排在表格里面。
（2）、程序的主要功能
1.用户输入任意个数，产生相应的随机数
2.用户可以自己选择排序方式（直接插入排序、折半插入排序、起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、基数排序）的一种
3.程序给出原始数据、排序后从小到大的数据，并给出排序所用的时间。
（3）、程序运行平台
VisualC++6.0版本
（4）、数据结构
（5）、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）折半插入排序：
插入排序的基本插入是在一个有序表中进行查找和插入，这个查找可利用折半查找来实现，即为折半插入排序。
（3）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。
（4）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。
（5）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。
（6）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。
（7）基数排序：
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
基数排序
O（n*log2n）
O（n2）
稳定
4000个数据的时间比较：
算法名称
用时
直接插入排序
0.062
折半插入排序
0.047
起泡排序
0.188
快速排序
0.000
选择排序
0.078
堆排序
0.000
基数排序
0.000
（三）源代码：
代码如下：
#include
#include
#include
#defineN4000
voidInsertSort（）//第一个插入排序
{
inti,j,t;
inta[N];
for（i=0;i{
a[i]=（int）rand（）;
printf（"%d",a[i]）;
}
printf（"\n"）;
for（i=1;i{
t=a[i];
for（j=i-1;j>=0&&t>a[t];j--）
{
a[j+1]=a[j];
a[j+1]=t;
}
}
for（i=0;i{
printf（"插入排序的程序：
%d\n",a[i]）;
}
}
voidBInsertSort（）//第二个，折半插入排序
{
inti=0,j=0,low=0,high=0,m=0;
for（i=0;i{
a[i]=（int）rand（）;
printf（"%d",a[i]）;
}
printf（"\n"）;
for（i=2;i<=N;++i）
{
L[0]=L[i];
low=1;high=i-1;
while（low<=high）{
m=（low+high）/2;
if（L[0]high=m-1;
else
low=m+1;
}
for（j=i-1;L[0]L[j+1]=L[j];//记录后移
L[high+1]=L[0];//插入
}
}
voidBubbleSort（）//第三个，冒泡排序
{
inti,j,l;
inta[N];
for（i=0;i{
a[i]=（int）rand（）;
printf（"%d",a[i]）;
}
printf（"\n"）;
for（i=0;i{
for（j=0;j{
if（a[i]>a[i+1]）
{
l=a[i];
a[i]=a[i+1];
a[i+1]=l;
}
}
printf（"输出的冒泡排序数:
%d",a[i]）;
}
}
intQuickSort（）//第四个,快速排序
{
intmid;
intdata[N];
intlow;
inthigh;
for（i=0;i{
a[i]=（int）rand（）;
printf（"%d",a[i]）;
}
printf（"\n"）;
data[0]=data[low];
mid=data[low];
while（low{
while（（low=mid））
{
--high;
}
data[low]=data[high];
while（（low{
++low;
}
data[high]=data[low];
}
data[low]=data[0];
returnlow;
}
}
voidChooseSort（）//第五个，选择排序
{
inti,j,k,l;
inta[N];
for（i=0;i{
a[i]=（int）rand（）;
printf（"%d",a[i]）;
}
printf（"\n"）;
for（i=0;i<10;i++）
{
k=i;
for（j=i+1;j{
if（a[i]>a[j]）
{
l=a[i];
a[i]=a[j];
a[j]=l;
}
}
printf（"%d\n",a[i]）;
}
}
intHeapSort（）//第六个，堆排序
{
ints;
inti;
intr[N];
r[0]=r[s];
for（i=0;i{
a[i]=（int）rand（）;
printf（"%d",a[i]）;
}
for（i=2*s;i+1<=N;i*=2）
{
if（ii++;
if（r[0]>=r[i]）
break;
r[s]=r[i];
s=i;
}
r[s]=r[0];
return1;
}
typedefstructnode{
intkey;
node*next;
}RecType;
StatusRadixSort（SqlistL）//第七个，基数排序
{
intt,i,j,k,d,n=1;
RecType*p,*s,*q,*head[10],*tail[10];
for（i=1;i<=L.length;i++）
{
s=（RecType*）malloc（sizeof（RecType））;
s->key=L.r[i];
if（i==1）
{
q=s;
p=s;
t++;
}
else
{
q->next=s;
q=s;
t++;
}
q->next=NULL;
}
d=1;
while（n>0）
{
for（j=0;j<10;j++）
{
head[j]=NULL;
tail[j]=NULL;
}
while（p!
=NULL）
{
k=p->key/d;
k=k%10;
if（head[k]==NULL）
{
head[k]=p;
tail[k]=p;
}
else
{
tail[k]->next=p;
tail[k]=p;
}
p=p->next;
}
p=NULL;
for（j=0;j<10;j++）
{
if（head[j]!
=NULL）
{
if（p==NULL）
{
p=head[j];
q=tail[j];
}
else
{
q->next=head[j];
q=tail[j];
}
}
}
q->next=NULL;
d=d*10;
n=0;
m=1;
while（m<=N）
{
if（（L.r[m]/d）!
=0）
{
n++;
m++;
}
else
m++;
}
}
i=1;
while（p!
=NULL）
{
L.r[i]=p->key;
i++;
p=p->next;
}
returnOK;
}
//主函数
voidmain（）
{
printf（"请输入figure：
"）;
scanf（"%d",&figure）;
clock_tstart,finish;//定义clock_t用于计时
doubleduration;
printf（"\n**************************************************************************\n"）;
printf（"\n"）;
printf（"算法排序比较系统\n"）;
printf（"\n"）;
printf（"*************************************************************************\n"）;
printf（"以下是各个排序算法的代号：
\n\n"）;
printf（"一、直接插入排序\n"）;
printf（"二、折半插入排序\n"）;
printf（"三、冒泡排序\n"）;
printf（"四、快速排序\n"）;
printf（"五、选择排序\n"）;
printf（"六、堆排序\n"）;
printf（"七、基数排序\n"）;
printf（"八、退出该系统\n\n"）;
switch（figure）
{
case1:
//直接插入排序
start=clock（）;
InsertSort（）;
finish=clock（）;
break;
case2:
//折半插入排序
start=clock（）;
BInsertSort（）;
finish=clock（）;
break;
case3:
//冒泡排序
start=clock（）;
BubbleSort（）;
finish=clock（）;
break;
case4:
//快速排序
start=clock（）;
QuickSort（）;
finish=clock（）;
break;
case5:
//选择排序
start=clock（）;
ChooseSort（）;
finish=clock（）;
break;
case6:
//堆排序
start=clock（）;
HeapSort（）;
finish=clock（）;
break;
case7:
//基数排序
start=clock（）;
RadixSort（l）;
finish=clock（）;
break;
case8:
//直接退出
break;
}
duration=（double）（finish-start）/1000;//输出算术时间
printf（"\n本次的时间是：
%lfseconds\n",duration）;
}
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。
5、c语言是一门高效的高级语言，但是有些算法很难得掌握，不过通过不但的学习，相信会学的很好的。
好的算法＋编程技巧＋高效率＝好的程序。
资料仅供参考!
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