排序综合课程设计

2012-2013学年第二学期《计算机算法设计》课程设计报告题目：排序综合专业：计算机科学与技术班级：09（2）班**：***指导教师：**成绩：计算机与信息工程系2013年6月27日目录1设计内容及要求 (1)1.1 设计内容 (1)1.2设计任务及具体要求 (1)2 算法原理 (1)2.1系统的功能简介 (1)2.2 总体程序框图 (1)3 算法设计 (2)3.1各个模块的程序流程图 (2)3.2 算法的入口参数及说明 (3)3.3 功能设计 (4)4 算法分析 (4)4.1程序的主要结构 (4)4.2代码分析 (5)4.3结果分析 (13)5 运行结果 (13)5.1 主菜单显示模块： (14)5.2 测试模块 (14)5.3结果模块 (15)6 参考文献 (15)1设计内容及要求1.1 设计内容利用随机函数产生N个随机整数（20000以上），对这些数进行多种方法进行排序。

1.2设计任务及具体要求1)至少采用三种方法实现上述问题求解（提示，可采用的方法有插入排序、希尔排序、起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、归并排序）。

并把排序后的结果保存在不同的文件中。

2)统计每一种排序方法的性能（以上机运行程序所花费的时间为准进行对比），找出其中两种较快的方法。

（1）至少采用三种方法实现上述问题求解（提示，可采用的方法有插入排序、希尔排序、冒泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、归并排序）。

并把排序后的结果保存在不同的文件中。

（2）统计每一种排序方法的性能（以上机运行程序所花费的时间为准进行对比），找出其中两种较快的方法。

2 算法原理2.1系统的功能简介分析设计课题的要求，要求编程实现以下功能：（1）显示随机数：调用Dip()函数输出数组a[]。

数组a[]中保存有随机产生的随机数。

（2）直接选择排序：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个记录交换之。

（3）冒泡排序：如果有n个数，则要进行n-1趟比较。

在第1趟比较中要进行n-1次两两比较，在第j趟比较中要进行n-j次两两比较。

（4）希尔排序：先将整个待排记录序列分割成为若干子序列分别进行直接插入排序，待整个序列中的记录“基本有序”时，再对全体记录进行一次直接插入排序。

（5）直接插入排序：将一个记录插入到已排序好的有序表中，从而得到一个新的、记录数增1的有序表。

设整个排序有n个数，则进行n-1趟插入，即：先将序列中的第1个记录看成是一个有序的子序列，然后从第2个记录起逐个进行插入，直至整个序列变成按关键字非递减有序列为止。

（6）显示各排序算法排序后的的数据和时间效率，并比较找出其中2种较快的方法。

2.2 总体程序框图排序方式：直接选择排序、冒泡排序、希尔排序、直接插入排序显示排序后的的数据和时间效率。

3 算法设计3.1各个模块的程序流程图Main （职工工资管理系统）添加职工的工资信息计算个人所得税修改工人记录查询工资信息 统计工资信息删除个人工资信息数据结构：typedef struct{KeyType key;InfoType otherinfo;}RedType;typedef struct{RedType r[MAXSIZE+1];int length;}SqList;3.2 算法的入口参数及说明#include <stdio.h>#define MAXSIZE 20#define LT(a,b) ((a)<(b)) //宏定义typedef int KeyType; //定义关键字KeyType为int typedef int InfoType; //定义关键字InfoType为int typedef struct{ //RedType结构定义KeyType key;InfoType otherinfo; //记录中其他信息域的类型}RedType;typedef struct{ //SqList结构定义RedType r[MAXSIZE+1]; //定义大小int length; //length为待排记录个数}SqList;3.3 功能设计1）主控菜单设计为实现排序的操作功能，首先设计一个含有多个菜单项的主控菜单程序，然后再为这些菜单项配上相应的功能。

程序运行后，给出11个菜单项的内容和输入提示，如下：欢迎来到排序综合系统！菜单(1)---直接插入排序(2)---直接选择排序(3)---冒泡排序(4)---快速排序(5)---堆排序(6)---时间效率比较(7)---显示随机数(0)---退出系统请在上述序号中选择一个并输入：2）程序模块结构由课题要求可将程序划分为以下几个模块（即实现程序功能所需的函数）：●主控菜单项选择函数menu_select()●插入排序函数：InsertSort()●选择排序函数：SelectSort()●冒泡排序函数：BubbleSort()●堆排序函数：heapsort()4算法分析4.1程序的主要结构函数调用关系如下图所示。

其中main()是主函数，它进行菜单驱动，根据选择项1~0调用相应的函数。

4.2代码分析#include <stdio.h>#include <conio.h>#include <stdlib.h>#include <windows.h>#include <time.h>#define N 30000void Wrong(){printf("\n=====>按键错误!\n");getchar();}void Disp(int a[]){int i;system("cls");for(i=0;i<N;i++){if((i-1)%10==9)printf("\n");printf("%-7d",a[i]);}}void InsertSort(int a[],int p) //插入排序{int i,j,temp;for(i=1;i<N;i++)temp=a[i];for(j=i;j>0&&a[j-1]>temp;j--)a[j]=a[j-1];a[j]=temp;}}void SelectSort(int a[],int p) //选择排序{int i,j,k;for(i=0;i<N-1;i++){k=i;for(j=i+1;j<N;j++)if(a[j]<a[k])k=j;if(k!=i){int temp;temp=a[k];a[k]=a[i];a[i]=temp;}}}void BubbleSort(int a[],int p) /*冒泡排序算法*/{int i,j,temp;for (i=0;i<N-1;i++){for (j=N-1;j>i;j--) /*比较,找出本趟最小关键字的记录*/ if (a[j]<a[j-1]){temp=a[j]; /*进行交换,将最小关键字记录前移*/a[j]=a[j-1];a[j-1]=temp;}}void creatheap(int a[],int i,int n) //创建堆{int j;int t;t=a[i];j=2*(i+1)-1;while(j<=n){if((j<n)&&(a[j]<a[j+1]))j++;if(t<a[j]){a[i]=a[j];i=j;j=2*(i+1)-1;}elsej=n+1;}a[i]=t;}void heapsort(int a[],int n,int p) //堆排序{int i;int t;for(i=n/2-1;i>=0;i--)creatheap(a,i,n-1);for(i=n-1;i>=1;i--){t=a[0];a[0]=a[i];a[i]=t;creatheap(a,0,i-1);}}void quicksort(int a[],int n,int p){int i,j,low,high,temp,top=-1;struct node{int low,high;}st[N];top++;st[top].low=0;st[top].high=n-1;while(top>-1){ low=st[top].low;high=st[top].high;top--;i=low;j=high;if(low<high){ temp=a[low];while(i!=j){ while(i<j&&a[j]>temp)j--;if(i<j){a[i]=a[j];i++;}while(i<j&&a[i]<temp)i++;if(i<j){a[j]=a[i];j--;}}a[i]=temp;top++;st[top].low=low;st[top].high=i-1;top++;st[top].low=i+1;st[top].high=high;}}}double TInsertSort(int a[],int p){int i;int b[N];for(i=0;i<N;i++)b[i]=a[i];LARGE_INTEGER m_liPerfFreq={0}; QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq);LARGE_INTEGER m_liPerfStart={0};QueryPerformanceCounter(&m_liPerfStart);InsertSort(b,p);LARGE_INTEGER liPerfNow={0};QueryPerformanceCounter(&liPerfNow);double time=liPerfNow.QuadPart - m_liPerfStart.QuadPart;time/=m_liPerfFreq.QuadPart;if(p!=6){Disp(b);getchar();}printf("\n用直接插入排序法用的时间为%f秒；",time);FILE *fp;fp=fopen("直接插入排序.txt","w");for(i=0;i<N;i++)fprintf(fp,"%d ",b[i]);fclose(fp);return(time);}double TSelectSort(int a[],int p){int i;int b[N];for(i=0;i<N;i++)b[i]=a[i];LARGE_INTEGER m_liPerfFreq={0}; QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq);LARGE_INTEGER m_liPerfStart={0};QueryPerformanceCounter(&m_liPerfStart);SelectSort(b,p);if(p!=6){Disp(b);getchar();}LARGE_INTEGER liPerfNow={0};QueryPerformanceCounter(&liPerfNow);double time=liPerfNow.QuadPart - m_liPerfStart.QuadPart; time/=m_liPerfFreq.QuadPart;printf("\n用直接选择排序法用的时间为%f秒；",time);FILE *fp;fp=fopen("直接选择排序.txt","w");for(i=0;i<N;i++)fprintf(fp,"%d ",b[i]);fclose(fp);return(time);}double TBubbleSort(int a[],int p){int i;int b[N];for(i=0;i<N;i++)b[i]=a[i];LARGE_INTEGER m_liPerfFreq={0};QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq);LARGE_INTEGER m_liPerfStart={0};QueryPerformanceCounter(&m_liPerfStart);BubbleSort(b,p);LARGE_INTEGER liPerfNow={0};QueryPerformanceCounter(&liPerfNow);double time=liPerfNow.QuadPart - m_liPerfStart.QuadPart; time/=m_liPerfFreq.QuadPart;if(p!=6){Disp(b);getchar();}printf("\n用冒泡排序法用的时间为%f秒；",time);FILE *fp;fp=fopen("冒泡排序.txt","w");for(i=0;i<N;i++)fprintf(fp,"%d ",b[i]);fclose(fp);return(time);}double Theapsort(int a[],int n,int p){int i;int b[N];for(i=0;i<N;i++)b[i]=a[i];LARGE_INTEGER m_liPerfFreq={0}; QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq);LARGE_INTEGER m_liPerfStart={0};QueryPerformanceCounter(&m_liPerfStart);heapsort(b,N,p);LARGE_INTEGER liPerfNow={0};QueryPerformanceCounter(&liPerfNow);double time=liPerfNow.QuadPart - m_liPerfStart.QuadPart; time/=m_liPerfFreq.QuadPart;if(p!=6){Disp(b);getchar();}printf("\n用堆排序法用的时间为%f秒；",time);FILE *fp;fp=fopen("堆排序.txt","w");for(i=0;i<N;i++)fprintf(fp,"%d ",b[i]);fclose(fp);return(time);double Tquicksort(int a[],int n,int p){int i;int b[N];for(i=0;i<N;i++)b[i]=a[i];LARGE_INTEGER m_liPerfFreq={0}; QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq);LARGE_INTEGER m_liPerfStart={0};QueryPerformanceCounter(&m_liPerfStart);quicksort(b,N,p);LARGE_INTEGER liPerfNow={0};QueryPerformanceCounter(&liPerfNow);double time=liPerfNow.QuadPart - m_liPerfStart.QuadPart; time/=m_liPerfFreq.QuadPart;if(p!=6){Disp(b);getchar(); }printf("\n用快速排序法用的时间为%f秒；",time);FILE *fp;fp=fopen("快速排序.txt","w");for(i=0;i<N;i++)fprintf(fp,"%d ",b[i]);fclose(fp); return(time);}void BubleSort(double a[]) //时间数组的冒泡排序{int i,j;double temp;for(i=1;i<6;i++){for(j=4;j>=i;j--)if(a[j+1]<a[j]){temp=a[j+1];a[j+1]=a[j];a[j]=temp;}}void menu(){printf(" 欢迎来到排序综合系统! \n"); printf(" ============================================== \n"); printf(" \n"); printf(" 菜单 \n"); printf(" \n"); printf(" \n"); printf(" (1)---直接插入排序 \n"); printf(" (2)---直接选择排序 \n"); printf(" (3)---冒泡排序 \n"); printf(" (4)---快速排序 \n"); printf(" (5)---堆排序 \n"); printf(" (6)---时间效率比较 \n"); printf(" (7)---显示随机数 \n"); printf(" (0)---退出系统 \n"); printf("\n 请在上述序号中选择一个并输入: "); }void main(){int i,p,a[N];srand((int)time(NULL)); /*随机种子*/for(i=0;i<N;i++)a[i]=rand()%50000+1;while(1){system("cls");menu();scanf("%d",&p);if(p==0){printf("===>谢谢使用!\n");getchar();break;}double TIMES[5],TIMES1[5];//时间数组switch(p){case 1:TInsertSort(a,p);printf("\n请按任意键继续...");getchar();break; case 2:TSelectSort(a,p);printf("\n请按任意键继续...");getchar();break;case 3:TBubbleSort(a,p);printf("\n请按任意键继续...");getchar();break;case 4:Tquicksort(a,N,p);printf("\n请按任意键继续...");getchar();break;case 5:Theapsort(a,N,p);printf("\n请按任意键继续...");getchar();break;case 6:system("cls");TIMES1[1]=TIMES[1]=TInsertSort(a,p);TIMES1[2]=TIMES[2]=TSelectSort(a,p);TIMES1[3]=TIMES[3]=TBubbleSort(a,p);TIMES1[4]=TIMES[4]=Tquicksort(a,N,p);TIMES1[5]=TIMES[5]=Theapsort(a,N,p);getchar();BubleSort(TIMES);printf("\n\n");{printf("排序这组数据两种较快的排序法分别是：\n");if(TIMES[1]==TIMES1[1]) printf("直接插入排序:%f秒!\n",TIMES[1]);if(TIMES[1]==TIMES1[2]) printf("直接选择排序:%f秒!\n",TIMES[1]);if(TIMES[1]==TIMES1[3]) printf("冒泡排序:%f秒!\n",TIMES[1]);if(TIMES[1]==TIMES1[4]) printf("快速排序:%f秒!\n",TIMES[1]);if(TIMES[1]==TIMES1[5]) printf("堆排序:%f秒!\n",TIMES[1]);if(TIMES[1]!=TIMES[2]){if(TIMES[2]==TIMES1[1]) printf("直接插入排序:%f秒!\n",TIMES[2]);if(TIMES[2]==TIMES1[2]) printf("直接选择排序%f秒!\n",TIMES[2]);if(TIMES[2]==TIMES1[3]) printf("冒泡排序%f秒!\n",TIMES[2]);if(TIMES[2]==TIMES1[4]) printf("快速排序%f秒!\n",TIMES[2]);if(TIMES[2]==TIMES1[5]) printf("堆排序%f秒!\n",TIMES[2]);}} printf("\n请按任意键继续...");srand((int)time(NULL));for(i=0;i<N;i++) {a[i]=rand()%30000+1;} getchar();break;case 7:Disp(a);FILE *fp;fp=fopen("随机数.txt","w");for(i=0;i<N;i++)fprintf(fp,"%d ",a[i]);fclose(fp);getchar();printf("\n请按任意键继续...");getchar();break;default:Wrong();printf("\n请按任意键继续...");getchar();break;}}}4.3结果分析快速排序所用时间为0.006198秒，为最快。