北京理工大学数据结构实验报告4

《数据结构与算法统计》

实验报告

——实验四

学院：

班级：

学号：

姓名：

一、实验目的

1、熟悉VC 环境，学会使用C 语言利用顺序表解决实际问题。

2、通过上机、编程调试，加强对线性表的理解和运用的能力。

3、锻炼动手编程，独立思考的能力。

二、实验内容

从键盘输入10个数，编程实现分别用插入排序、交换排序、选择排序算法进行排序，输出排序后的序列。

三、程序设计

1、概要设计

为了实现排序的功能，需要将输入的数字放入线性表中，进行进一步的排序操作。

(1)抽象数据类型：

ADT SqList{

数据对象：D={|,1,2,,,0}i i a a Elem Set i n n ∈=≥

数据关系：R1=11{,|,,1,2,,}i i i i a a a a D i n --<>∈=

基本操作：

InPut(SqList &L)

操作结果：构造一个线性表L 。

OutPut(SqList L)

初始条件：线性表L 已存在。

操作结果：按顺序在屏幕上输出L 的数据元素。

InsertSort(SqList &L)

初始条件：线性表L 已存在。

操作结果：对L 的数据元素进行插入排序。

QuickSort(SqList &L)

初始条件：线性表L 已存在。

操作结果：对L 的数据元素进行快速排序。

SelectSort(SqList &L)

初始条件：线性表L 已存在。

操作结果：对L 的数据元素进行选择排序。

}ADT SqList

⑵主程序流程

由主程序首先调用InPut(L)函数创建顺序表，调用InsertSort(L)函数进行插入排序，调用OutPut(L)函数显示排序结果。

再由主程序首先调用InPut(L)函数创建顺序表，调用QuickSort(L)函数进行交换排序，调用OutPut(L)函数显示排序结果。

再由主程序首先调用InPut(L)函数创建顺序表，调用SelectSort(L)函数进行选择排序，调用OutPut(L)函数显示排序结果。

⑶模块调用关系

由主函数模块调用创建顺序表模块，排序模块与显示输出模块。

⑷流程图

开始

创建线性表

进行插入排序

输出排序结果

创建线性表

进行交换排序

输出排序结果

创建线性表

进行选择排序

输出排序结果

结束

2、详细设计

(1)数据类型设计

#define MAXSIZE 15//用作示例的小顺序表的最大长度

typedef struct

{

int key;//关键字项

int otherinfo;//其它数据项

}RedType;//记录类型

typedef struct

{

RedType r[MAXSIZE+1];//r[0]闲置或用作哨兵单元

int length;//顺序表长度

}SqList;//顺序表类型

(2)操作算法设计

void InPut(SqList &L)

//输入数字，创建顺序表

{

int i;

printf("请输入10个数字:\n");

L.length=10;

for(i=1;i<=L.length;i++)

{

scanf("%d",&L.r[i].key);

}

}

void InsertSort(SqList &L)

//对顺序表L作直接插入排序

{

int i,j;

for(i=2;i<=L.length;i++)

{

if(L.r[i].key

{

L.r[0].key=L.r[i].key;//复制为哨兵

L.r[i].key=L.r[i-1].key;

for(j=i-2;L.r[0].key

{

L.r[j+1].key=L.r[j].key;//记录后移

}

L.r[j+1].key=L.r[0].key;//插入到正确位置

}

}

}

int Partition(SqList &L,int low,int high)

//交换顺序表L中子表r[low…high]的记录，枢轴记录到位，并返回其所在位置，/此时在它之前（后）的记录均不大（小）于它。

{

int pivotkey;

L.r[0].key=L.r[low].key;//用子表的第一个记录作枢轴记录

pivotkey=L.r[low].key;//枢轴记录关键字

while(low

{

while(low=pivotkey)

{

--high;//将比枢轴记录小的记录移到低端

}

L.r[low].key=L.r[high].key;

while(low

{

++low;//将比枢轴记录大的记录移到高端

}

L.r[high].key=L.r[low].key;

}

L.r[low].key=L.r[0].key;//枢轴记录到位

return low;//返回枢轴位置

}

void QSort(SqList &L,int low,int high)

//对顺序表L中的子序列L.r[low…high]作快速排序

{

int pivotloc;

if(low

{

pivotloc=Partition(L,low,high);//将L.r[low…high]一分为二

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

}

}

void QuickSort(SqList &L)

//对顺序表L做快速排序

{

QSort(L,1,L.length);

}

void SelectSort(SqList &L)

//对顺序表L作简单选择排序

{

int i,j,k;

for(i=1;i

{

k=i;

for(j=i+1;j

{

if(L.r[j].key

{

k=j;

}

}

if(i!=k)//与第i个记录交换

{

L.r[0].key=L.r[i].key;

L.r[i].key=L.r[k].key;

L.r[k].key=L.r[0].key;

}

}

}

void OutPut(SqList L)

//输出顺序表

{

int i;

for(i=1;i<=L.length;i++)

{

printf("%d ",L.r[i].key);

}

printf("\n");

}

⑶主函数设计

void main()//主程序

{

SqList L;

printf("插入排序法:\n");

InPut(L);//创建线性表L

InsertSort(L);//对L进行插入排序

OutPut(L);//输出线性表L

printf("交换排序法:\n");

InPut(L);//创建线性表L

QuickSort(L);//对L进行交换排序

OutPut(L);//输出线性表L

printf("选择排序法:\n");

InPut(L);//创建线性表L

SelectSort(L);//对L进行选择排序

OutPut(L);//输出线性表L

}

四、程序调试分析

⑴在快速排序中，对一些后引入的变量，如pivotkey没有声明，导致编译失败。

⑵在直接插入排序中，由于对程序理解不深，将if的{}扩错了位置，导致程序不能按预期输出。

五、程序运行结果

测试一：

插入排序法:

请输入10个数字:

1 3 5 7 9

2 4 6 8 0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

交换排序法:

请输入10个数字:

1 3 5 7 9

2 4 6 8 0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

选择排序法:

请输入10个数字:

1 3 5 7 9

2 4 6 8 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

测试二：

插入排序法:

请输入10个数字:

49 38 65 97 76 13 27 67 52 34

13 27 34 38 49 52 65 67 76 97

交换排序法:

请输入10个数字:

49 38 65 97 76 13 27 67 52 34

13 27 34 38 49 52 65 67 76 97

选择排序法:

请输入10个数字:

49 38 65 97 76 13 27 67 52 34

13 27 38 49 52 65 67 76 97 34

六、程序清单

#include

#include

#define MAXSIZE 15//用作示例的小顺序表的最大长度

typedef struct

{

int key;//关键字项

int otherinfo;//其它数据项

}RedType;//记录类型

typedef struct

{

RedType r[MAXSIZE+1];//r[0]闲置或用作哨兵单元int length;//顺序表长度

}SqList;//顺序表类型

void InPut(SqList &L);

void InsertSort(SqList &L);

void OutPut(SqList L);

void QuickSort(SqList &L);

void QSort(SqList &L,int low,int high);

void SelectSort(SqList &L);

void main()//主程序

{

SqList L;

printf("插入排序法:\n");

InPut(L);//创建线性表L

InsertSort(L);//对L进行插入排序

OutPut(L);//输出线性表L

printf("交换排序法:\n");

InPut(L);//创建线性表L

QuickSort(L);//对L进行交换排序

OutPut(L);//输出线性表L

printf("选择排序法:\n");

InPut(L);//创建线性表L

SelectSort(L);//对L进行选择排序

OutPut(L);//输出线性表L

}

void InPut(SqList &L)//输入数字，创建顺序表

{

int i;

printf("请输入10个数字:\n");

L.length=10;

for(i=1;i<=L.length;i++)

{

scanf("%d",&L.r[i].key);

}

}

void InsertSort(SqList &L)//对顺序表L作直接插入排序{

int i,j;

for(i=2;i<=L.length;i++)

{

if(L.r[i].key

{

L.r[0].key=L.r[i].key;//复制为哨兵

L.r[i].key=L.r[i-1].key;

for(j=i-2;L.r[0].key

{

L.r[j+1].key=L.r[j].key;//记录后移

}

L.r[j+1].key=L.r[0].key;//插入到正确位置

}

}

}

int Partition(SqList &L,int low,int high)//交换顺序表L中子表r[low…high]的记录，枢轴记录到位，并返回其所在位置，

//此时在它之前（后）的记录均不大（小）于它。

{

int pivotkey;

L.r[0].key=L.r[low].key;//用子表的第一个记录作枢轴记录

pivotkey=L.r[low].key;//枢轴记录关键字

while(low

{

while(low=pivotkey)

{

--high;//将比枢轴记录小的记录移到低端

}

L.r[low].key=L.r[high].key;

while(low

{

++low;//将比枢轴记录大的记录移到高端

}

L.r[high].key=L.r[low].key;

}

L.r[low].key=L.r[0].key;//枢轴记录到位

return low;//返回枢轴位置

}

void QSort(SqList &L,int low,int high)//对顺序表L中的子序列L.r[low…high]作快速排序{

int pivotloc;

if(low

{

pivotloc=Partition(L,low,high);//将L.r[low…high]一分为二

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

}

}

void QuickSort(SqList &L)//对顺序表L做快速排序

{

QSort(L,1,L.length);

}

void SelectSort(SqList &L)//对顺序表L作简单选择排序

{

int i,j,k;

for(i=1;i

{

k=i;

for(j=i+1;j

{

if(L.r[j].key

{

k=j;

}

}

if(i!=k)//与第i个记录交换

{

L.r[0].key=L.r[i].key;

L.r[i].key=L.r[k].key;

L.r[k].key=L.r[0].key;

}

}

}

void OutPut(SqList L)//输出顺序表

{

int i;

for(i=1;i<=L.length;i++)

{

printf("%d ",L.r[i].key);

}

printf("\n");

}