北理工数据结构实验报告

《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 ElemSet i n n ∈=≥数据关系：R1=11{,|,,1,2,,}i ii 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。

BiInsertionsort (Sqlist L)初始条件：线性表L 已存在。

操作结果：对L 的数据元素进行折半插入排序。

QuickSort (Sqlist L)初始条件：线性表L 已存在。

操作结果：对L 的数据元素进行交换排序。

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 SqList⑵ 宏定义#define KeyType int#define MAXSIZE 10#define ok 1#define error 0⑶主程序流程由主程序首先调用Input(L)函数创建顺序表，先调用BiInsertionsort (L)函数进行折半插入排序，调用output(L)函数显示排序结果。

再调用QuickSort (L)函数进行交换排序，调用output (L)函数显示排序结果。

最后调用SelectSort(L)函数进行选择排序，调用output(L)函数显示排序结果。

⑷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。

(5)流程图2、详细设计(1)数据类型设计/* 顺序存储结构*/typedef struct{KeyType Key; //关键字项} RedType;typedef struct{RedType r[MAXSIZE+1];int length; // =MAXSIZE;} Sqlist; //定义顺序表类型(2)操作算法设计/* 输入数据*/int Input(Sqlist & L){for(int i=1;i<=MAXSIZE;i++)scanf("%d",&L.r[i].Key);L.length=MAXSIZE;return ok;}/* 输出排好的数字*/int output(Sqlist L){for(int i=1;i<=MAXSIZE;i++)printf("%-4d",L.r[i].Key);printf("\n");return ok;}/* 折半插入排序法*/void BiInsertionsort (Sqlist L){int i,j,low,high,m;for(i=2;i<=L.length;i++){L.r[0].Key=L.r[i].Key; //把要插入的当成哨兵low=1; high=i-1;while(low<=high) //折半法找到要插入的位置{m=(low+high)/2;if(L.r[0].Key<L.r[m].Key) high=m-1;else low=m+1;}for(j=i-1;j>=high+1;j--) //插入位置后的袁术后移一位.r[j+1]=L.r[j];L.r[high+1]=L.r[0]; //插入元素}//lowprintf("折半插入排序:\n");output(L);}//BiInsertionsort/* 快速交换排序法*/int Partition(Sqlist &L,int low,int high){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<high) //从表的两端交替地向中间扫描{while(low<high&&L.r[high].Key>=pivotkey){--high;//将比枢轴记录小的记录移到低端}//whileL.r[low].Key=L.r[high].Key;while(low<high&&L.r[low].Key<=pivotkey){++low;//将比枢轴记录大的记录移到高端}//whileL.r[high].Key=L.r[low].Key;}//whileL.r[low].Key=L.r[0].Key;//枢轴记录到位return low;//返回枢轴位置}//Partitionvoid QSort(Sqlist &L,int low,int high){int pivotloc;if(low<high)//长度大于1{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}//if}//QSortvoid QuickSort(Sqlist &L) //对顺序表L做快速排序{QSort(L,1,L.length);printf("交换排序:\n");output(L);}//QuickSort/* 选择排序法*/void SelectSort(Sqlist L){int i,j,k,temp;for(i=1;i<=L.length;i++){ k=i; //要确定排序元素的位置for(j=i+1;j<=L.length;j++){if(L.r[k].Key>L.r[j].Key) k=j; //若后面有更小的记录下其位置}temp=L.r[i].Key; 输出线性表LL.r[i].Key=L.r[k].Key;L.r[k].Key=temp;}//forprintf("选择排序:\n");output(L);}//SelectSort⑶主函数设计int main(){Sqlist L;Input(L); //输入要排的数字，创建线性表LBiInsertionsort(L); //对L进行插入排序, 输出线性表LBubbleSort(L); //对L进行交换排序,输出线性表LSelectSort(L); //对L进行选择排序, 输出线性表Lreturn ok;}四、程序调试分析1、由于本次实验中存储数据的线性表是在Input函数中进行的，所以开始时忘了将l.length初始化，出现报错，开始我直接在定义线性表的结构中赋值为MAXSIZE，还是有问题，原来是定义结构时不能直接在内部赋初值！通过这次错误让我对数组的用法有了一个更深的了解，实践后记得更深。

2、对于快速排序一直都不太理解，编译时出现了各种报错提示，后来我又回头仔仔细细的看了书上的内容，重新理解快排的算法思想，先设置枢轴，进行一趟简单的分大小，再进行递归调用，直到排序结束，重新写了一遍程序，调试了几次就成功了，对于快排有了一个较深的把握与理解。

3、一直对于快排的交换环节存有疑虑，当出现第一个比枢轴小的关键字时就进行这句L.r[low].Key=L.r[high].Key;原以为这样后low空间里的关键字被换成了high的了，那low 里的关键字就缺失了，但是调试却没有问题，经过单步运行后，发现原来low里的为枢轴量，放在了首单元地址里，后来又换回来了，所以没有缺失。

4、在选择排序中，刚开始我的程序是比较后就直接交换的，后来看书上是记住数组的下标全部比较后进行一次交换就可以了，少了不少的交换次数，效率提高了不少，让我看到了优化程序的重要性，在实现的基础上不断地去优化程序，让程序变得更好。

五、用户使用说明1、本程序的运行环境为DOS操作系统，执行文件为：排序.exe。

2、进入程序后，输入所需排序的十个整数，回车运行程序。

3、程序运行后即在屏幕上输出计算结果。

六、程序运行结果七、程序清单#include"stdio.h"/* 宏定义*/#define KeyType int#define MAXSIZE 10#define ok 1#define error 0/* 顺序存储结构*/typedef struct{KeyType Key;} RedType;typedef struct{RedType r[MAXSIZE+1];int length; // =MAXSIZE;} Sqlist;/* 输入数据*/int Input(Sqlist & L){for(int i=1;i<=MAXSIZE;i++)scanf("%d",&L.r[i].Key);L.length=MAXSIZE;return ok;}/* 输出排好的数字*/int output(Sqlist L){for(int i=1;i<=MAXSIZE;i++)printf("%-4d",L.r[i].Key);printf("\n");return ok;}/* 折半插入排序法*/void BiInsertionsort (Sqlist L){int i,j,low,high,m;for(i=2;i<=L.length;i++){L.r[0].Key=L.r[i].Key; //把要插入的当成哨兵low=1; high=i-1;while(low<=high) //折半法找到要插入的位置{m=(low+high)/2;if(L.r[0].Key<L.r[m].Key) high=m-1;else low=m+1;}for(j=i-1;j>=high+1;j--) //插入位置后的袁术后移一位L.r[j+1]=L.r[j];L.r[high+1]=L.r[0]; //插入元素}//lowprintf("折半插入排序:\n");output(L);}//BiInsertionsort/* 快速交换排序法*/int Partition(Sqlist &L,int low,int high){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<high)//从表的两端交替地向中间扫描{while(low<high&&L.r[high].Key>=pivotkey){--high;//将比枢轴记录小的记录移到低端}//whileL.r[low].Key=L.r[high].Key;while(low<high&&L.r[low].Key<=pivotkey){++low;//将比枢轴记录大的记录移到高端}//whileL.r[high].Key=L.r[low].Key;}//whileL.r[low].Key=L.r[0].Key;//枢轴记录到位return low;//返回枢轴位置}//Partitionvoid QSort(Sqlist &L,int low,int high){int pivotloc;if(low<high)//长度大于1{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}//if}//QSortvoid QuickSort(Sqlist &L) //对顺序表L做快速排序{QSort(L,1,L.length);printf("交换排序:\n");output(L);}//QuickSort/* 选择排序法*/void SelectSort(Sqlist L){int i,j,k,temp;for(i=1;i<=L.length;i++){ k=i; //要确定排序元素的位置for(j=i+1;j<=L.length;j++){if(L.r[k].Key>L.r[j].Key) k=j; //若后面有更小的记录下其位置}temp=L.r[i].Key;L.r[i].Key=L.r[k].Key;L.r[k].Key=temp;}//forprintf("选择排序:\n");output(L);}//SelectSortint main(){Sqlist L;Input(L); //输入要排的数字BiInsertionsort(L);QuickSort(L);SelectSort(L);return ok;}。