数据结构课程设计排序算法比较完整版.docx

1、数据结构课程设计排序算法比较完整版XXXXXX大学数据结构课程设计报告排序算法比较1、需求分析2、程序的主要功能3、程序运行平台4、数据结构5、算法及时间复杂度6、测试用例7、程序源代码二 感想体会与总结排序算法比较一、需求分析利用随机函数产生N个随机整数（N = 500，1000，1500，2000，2500，,30000），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（统计为图表坐标形式）。二、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

2、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。三、程序运行平台Visual C+ 6.0版本四、数据结构本程序的数据结构为线形表，线性顺序表、线性链表。1、结构体： typedef struct int *r; /r指向线形表的第一个结点。 r0闲置，不同的算法有不同的用处，如用作哨兵等。 int length; /顺序表的总长度Sqlist;2、空线性表Status InitSqlist(Sqlist &L) L.r=(int *)malloc(MAXSIZE*sizeof(i

3、nt); /分配存储空间 if(!L.r) printf(存储分配失败！); exit(0); /存储分配失败 L.length=0;/初始长度为0 return OK;五、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

4、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

5、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10000个数据的时间比较：算法名称用时直接插入排序0.25折半插入排序0.219起泡排序0.704快速排序0.016

6、选择排序0.39堆排序0.0001基数排序0.016六、测试用例1、首先选择需要排序的数字个数，比如输入5000。2、系统显示出随机产生的随机数。 用户选择排序方式，比如选择1.直接插入排序3、系统将随机数排序后整齐的显示出来。4、用户可以选择继续排序或者退出系统。七、程序源代码/*第六题：排序算法比较设计要求：利用随机函数产生N个随机整数（N = 500，1000，1500，2000，2500，,30000），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（统计为

7、图表坐标形式）。*/#include stdio.h#include stdlib.h#include time.h/计时#define ERROR 0#define OK 1#define OVERFLOW -2#define MAXSIZE 100000 /用户自己规定排序的数字的长度typedef int Status;typedef struct int *r; / r0闲置 int length; /顺序表的总长度Sqlist;/构造一个空线性表Status InitSqlist(Sqlist &L) L.r=(int *)malloc(MAXSIZE*sizeof(int); /分

8、配存储空间 if(!L.r) printf(存储分配失败！); exit(0); /存储分配失败 L.length=0;/初始长度为0 return OK;/输入随机数并显示在界面上Status ScanfSqlist(int &N,Sqlist &L) int i; printf(请输入要排序的元素个数N: ); scanf(%d,&N); for(i=1;i=N;i+) L.ri=rand(); /随机产生样本整数 printf(nn); printf( 随机产生了%d个随机数，它们是：n,N); for(i=1;i=N;i+) printf(%7.2d ,L.ri); printf(n)

9、; L.length=N; /存储线性表的长度 return OK;/输出排序之后的数据Status PrintfSqlist(int N,Sqlist L) int i; printf(数据个数：);/输出数据个数 printf(%dn,L.length); printf(排序后的数据：(从左向右依次增大)n);/输出数据 for(i=1;i=N;i+) printf(%7.2d ,L.ri); printf(n); return OK;/*/ 直接插入排序/*Status InsertSort(Sqlist &L) /参考书P265算法10.1 int i,j; if(L.length=0

10、) printf(要排序的数据为空！); return ERROR; for(i=2;i=L.length;i+) if(L.riL.ri-1) /将L.ri插入有序子表 L.r0=L.ri; /复制为监视哨 L.ri=L.ri-1; for(j=i-2;L.r0L.rj;j-) L.rj+1=L.rj; /记录后移 L.rj+1=L.r0; /插入到正确位置 return OK;/*/ 折半插入排序/*Status BInsertSort(Sqlist &L) /参考书P267算法10.2 int i,j,mid,low,high; if(L.length=0) printf(要排序的数据为

11、空！); return ERROR; for(i=2;i=L.length;i+) L.r0=L.ri; /将L.ri暂存在L.r0 low=1; high=i-1; while(low=high) /在rlow.high中折半查找有序插入的位置 mid=(low+high)/2; if(L.r0=high+1;j-) /插入点后的数据后移 L.rj+1=L.rj; L.rhigh+1=L.r0; /将数据插入 /for return OK;/* 希尔排序*/ /参考书P272算法10.4及10.5/*Status ShellInsert(Sqlist &L,int dk) /希尔插入排序 i

12、nt i,j; /前后位置的增量是dk for(i=dk+1;i=L.length;i+) /r0只是暂存单元，不是哨兵， if(L.ri0 & L.r0L.rj;j-=dk) L.rj+dk=L.rj; /记录后移,查找插入位置 L.rj+dk=L.r0; /插入 return OK;Status ShellSort(Sqlist &L,int dlta5,int t) /希尔排序 int i; if(L.length=0) printf(要排序的数据为空！); return ERROR; for(i=0;it;i+) ShellInsert(L,dltai); /一趟增量为dltak的插入

13、排序 return OK;*/*/ 起泡排序/*Status BubbleSort(Sqlist &L) int i,j,t; if(L.length=0) printf(要排序的数据为空！); return ERROR; for(i=1;i=L.length-1;i+) for(j=1;jL.rj+1) /前面的数据后面数据时 t=L.rj+1; L.rj+1=L.rj; L.rj=t; /将元素交换 return OK;/*/ 快速排序/*int Partition(Sqlist &L, int low, int high) /交换顺序表中子表L.rlow.high的记录，使得枢轴记录到位

14、，并返回其所在位置，此时在它之前（后）的记录均不大于它 int pivotkey; /记录关键字 L.r0=L.rlow; /用子表的第一个纪录作枢轴纪录 pivotkey=L.rlow; /用枢轴纪录关键字 while (lowhigh) while(low=pivotkey) high-; L.rlow= L.rhigh; /将比枢轴记录小的记录移到低端 while(lowhigh & L.rlow=pivotkey) low+; L.rhigh=L.rlow; /将比枢轴记录大的数移到高端 L.rlow=L.r0; /枢轴记录到位 return low;/Partition函数void

15、Qsort (Sqlist &L,int low, int high) int pivotloc; if (lowhigh) /长度大于1，可以进行 pivotloc=Partition(L, low ,high); Qsort(L,low,pivotloc-1); /对低子表递归排序，pivotloc是枢轴位置 Qsort(L,pivotloc+1,high); /对高子表递归排序 /Qsort函数Status QuickSort (Sqlist &L) if(L.length=0) printf(要排序的数据为空！); return ERROR; Qsort(L,1,L.length);

16、return OK;/QuickSort/*/ 选择排序/*Status ChooseSort(Sqlist &L) int i,j,k,t; if(L.length=0) printf(没有数据！); return ERROR; for(i=1;i=L.length;i+) /排序的趟数 k=i; for(j=i+1;j=L.length;j+) /比较第i个元素以及其后的数据中最小的 if(L.rjL.rk) k=j; if(i!=j) /将最小数据赋值给L.ri t=L.ri; L.ri=L.rk; L.rk=t; return OK;/*/ 堆排序/*Status HeapAdjust

17、(Sqlist &L,int s,int m) /调整L.rs的关键字,使L.rsm成大顶堆 int i; L.r0=L.rs; for(i=2*s;i+1=m;i*=2) /沿数据较大的孩子结点向下筛选 if(im & L.ri=L.ri) /L.r0插入在S位置上 break; L.rs=L.ri; s=i; L.rs=L.r0; /插入新数据 return OK;Status HeapSort(Sqlist &L) /堆排序 int i,t; if(L.length=0) printf(没有数据！); return ERROR; for(i=L.length/2;i0;i-) HeapA

18、djust(L,i,L.length); for(i=L.length;i1;i-) t=L.r1; /将堆顶记录和当前未经排序的子序列L.r1.i中最后一个记录互换 L.r1=L.ri; L.ri=t; HeapAdjust(L,1,i-1); /将L.r1.i-1重新调整为大顶堆 return OK;/*/ 基数排序/*typedef struct node int key; node *next; RecType; Status RadixSort(Sqlist L) int t,i,j,k,d,n=1,m; RecType *p,*s,*q,*head10,*tail10; /定义各链

19、队的首尾指针 for(i=1;ikey=L.ri; if(i=1) /当为第一个元素时 q=s; p=s; t+; else q-next=s; /将链表连接起来 q=s; t+; q-next=NULL; d=1; while(n0) /将每个元素分配至各个链队 for(j=0;jkey/d; k=k%10; if(headk=NULL) /进行分配 headk=p; tailk=p; else tailk-next=p; tailk=p; p=p-next; /取下一个待排序的元素 p=NULL; /用于收集第一个元素时的判断 for(j=0;jnext=headj; q=tailj; q-next=NULL; /最后一个结点的next置为空 d=d*10; n=0; m=1; while(mkey; i+; p=p-next; return OK;/*/ 主函数/*void main() Sqlist L; Sqlist L0; InitSqlist(L); /初始化L InitSqlist(L0); int m,i; char choice=z; clock_t start, finis