北邮数据结构实验第三次实验排序

数据结构实验报告

1．实验要求

(1)实验目的

通过选择下面两个题目之一，学习、实现、对比各种排序算法，掌握各种排序算法的优劣，以及各种算法使用的情况。

(2)实验内容

使用简单数组实现下面各种排序算法，并进行比较。

排序算法：

1、插入排序

2、希尔排序

3、冒泡排序

4、快速排序

5、简单选择排序

6、堆排序（选作）

7、归并排序（选作）

8、基数排序（选作）

9、其他

要求：

1、测试数据分成三类：正序、逆序、随机数据

2、对于这三类数据，比较上述排序算法中关键字的比较次数和移动次数

（其中关键字交换计为3次移动）。

3、对于这三类数据，比较上述排序算法中不同算法的执行时间，精确到

微秒（选作）

4、对2和3的结果进行分析，验证上述各种算法的时间复杂度

编写测试main()函数测试排序算法的正确性。

2. 程序分析

存储结构

顺序表:

示意图：

关键算法分析

（1）测试数据的产生：正序、逆序、随机数据

用两个数组实现乱序、顺序以及逆序数据的排序。

基本思想为：随机序列产生一个指定长度的乱序序列，然后通过memcpy()函数拷贝

到第二个数组里，第二个数组作为乱序序列的保存数组，每次对第一个数组进行排序，之后拷贝第二个数组中的乱序序列到第一个数组，实现各次乱序排列。只要算法正确（第一步可以检验），之后顺序排列只需反复对第一个数组进行操作即可，再后用第二个数组保存逆序数组，然后同样在每次排序之后复制第二数组存储的乱序序列到第一组，对第一组反复排序即可。

<1> pRandom1=new long int[Max+1];pRandom2=new long int[Max+1];

<2> srand((unsigned)time(NULL)); for(int i = 1; i <= Max;i++ ) pRandom2[i]=rand();

<3> memcpy,,(Max+1)*sizeof(long int));

（2）排序算法：

<1>插入排序：依次将待排序的序列中的每一个记录插入到先前排序好的序列中，直到全部记录排序完毕。

/1/int j=0;

/2/ for(int i =2; i <= Max;i++) parray[0]=parray[i];comparetimes[0]++;

/4/parray[j+1]=parray[0];movetimes[0]+=2;

示意图：

r1,r2,r3,…,ri-1,ri,ri+1,…,rn

有序区待插入无序区

<2>希尔排序：先将整个序列分割成若干个子列，分别在各个子列中运用直接插入排序，待整个序列基本有序时，再对全体记录进行一次直接插入排序。

int Sort::ShellSort(long int parray[])

{int j=0;

for(int d=Max/2;d>=1;d/=2)

{for(int i=d+1;i<=Max;i++)

{ parray[0]=parray[i];

comparetimes[1]++;

for(j=i-d;j>0 && parray[0]

{ parray[j+d]=parray[j];

movetimes[1]++;}

parray[j+d]=parray[0];

movetimes[1]+=2;}}

return 0;}

<3>冒泡排序：两两比较相邻记录的关键码，如果反序则交换，直到没有反序记录为止。

int Sort::BubbleSort(long int parray[])

{ int exchange=Max;

int bound,j;

while(exchange)

{ bound=exchange;

exchange=0;

for(j=1;j

{ comparetimes[2]++;

if(parray[j]>parray[j+1])

{ parray[0]=parray[j];

parray[j]=parray[j+1];

parray[j+1]=parray[0];

exchange=j;

movetimes[2]+=3;}}}

return 0;}

示意图：

r1,r2,r3,…,ri-1,ri,ri+1,…,rn

反序则交换有序区

<4>快速排序：首先选择一个基准，将记录分割为两部分，左支小于或等于基准，右支则大于基准，然后对两部分重复上述过程，直至整个序列排序完成。

int Sort::QuickSort(long int parray[])

{QuickSortRecursion(parray,1, Max);return 0;}

int Sort::QuickSortRecursion(long int parray[], int first=1, int end=Max) {if (first

{ int pivot=QuickSortPatition(parray, first, end);

QuickSortRecursion(parray, first, pivot-1);pFunction[i]);

建立两个数组分别统计运行次数，再统一使用一个数组记录七种算法在三种不同数据情况下的移动次数和交换次数。在分别运行乱序、顺序和逆序数组排序时取出前两个数组的值写入第三个数组，然后置零继续统计。

(4)算法的执行时间：

获取当前系统时间，精确到微秒，分别在代码运行前后调用记录前后时间，再相减即可得到代码运行时间。此处调用函数QueryPerformanceCounter()用于得到高精度计时器的值。

long double Sort::GetNowT33ime()

{

L ARGE_INTEGER litmp;