查找排序1

实验七查找、排序的应用
一、实验目的
1、本实验可以使学生更进一步巩固各种查找和排序的基本知识。

2、学会比较各种排序与查找算法的优劣。

3、学会针对所给问题选用最适合的算法。

4、掌握利用常用的排序与选择算法的思想来解决一般问题的方法和技巧。

二、实验内容
[问题描述]
对学生的基本信息进行管理。

[基本要求]
设计一个学生信息管理系统，学生对象至少要包含：学号、姓名、性别、成绩1、成绩2、总成绩等信息。

要求实现以下功能：
1．总成绩要求自动计算；
2．查询：分别给定学生学号、姓名、性别，能够查找到学生的基本信息（要求至少用两种查找算法实现）；
排序：分别按学生的学号、成绩1、成绩2、总成绩进行排序（要求至少用
两种排序算法实现）。

编程思路：
将学生对象定义为结构体，其结构体类型为：
struct Student {
string No;
string Name;
char Sex;
int Grade1;
int Grade2;
int Grade;};
查询：分别给定学生学号、姓名、性别，能够查找到学生的基本信息。

所以按照以下分类：
性别——顺序查找，姓名——顺序查找，对应代码为：
void NameSort(vector<Student>&Stu,string name){
for (int i=0;i<Stu.size();i++)
if (Stu[i].Name==name){
ShowStudent(Stu);
break; }
}//举其一为例
学号——折半查找，其对应的模版函数是：
void binaryInsertSort(vector<Type>&a,int left,int right){
Type tem;
int low,high,mid;
int i,j;
for(i=left+1;i<right+1;++i){
tem=a[i];low=left;high=i-1;
while (low<=high){
mid=(low+high)/2;
if(tem<a[mid]) high=mid-1;
else low=mid+1;
}
for(j=i;j>low;--j)
a[j]=a[j-1];a[j]=tem;
}
}
排序：分别按学生的学号、成绩1、成绩2、总成绩进行排序
学号--堆排序，对应的模版函数为：
void heapSort( vector<Type> &a, int left, int right ){
int n = right-left+1;
vector<Type> tmp( n );
for( int i=0; i<n; ++i )
tmp[i] = a[left+i];
for( int i=n/2; i>=0; --i )
filterDown( tmp, i, n );
for( int j=n-1; j>0; --j ){
swap( tmp[0], tmp[j] );
filterDown( tmp, 0, j );
}
for( int i=0; i<n; ++i )
a[left+i] = tmp[i];
}
思路：
1)假设序列长度为n，以线性数组作为存储，那么从第i = {n/2} ({},表示下
界)个元素开始调整(因为叶子结点已经是堆无需调整)，分别和他的左右子树结点(第一次只有叶子结点)比较大小，和较大的那个交换(2)然后i自减，对这个新的i元素进行调整，同样和他的左右子树(这时候左右子树已经是小根堆)根结点比较后进行调整，如果破坏了其中一个子树的堆平衡，那么需要继续对这个子树进行堆调整(3)这样调整到序列第一个元素后，这个序列就已经是大根堆
2)构造了堆之后，就可以对其进行堆排序堆的最大元素已经在堆顶，将其和序
列最后一个元素交换这样得到两个序列， A=[1 ... n-1 ] B= [ n]，其中B是有序的，A失去了大顶堆的平衡，这时候继续对A进行调整，将其调整为大顶堆调整为大顶堆后，和上面过程类似，进行交换得到新的A,B。

A=[1...n-2] B=[n-1, n]，其中A需要继续调整，B已经有序
3)一直到A中只余下一个元素为止。

希尔排序：先取一个小于n的整数d1作为第一个增量，把文件的全部记录分成d1个组。

所有距离为d1的倍数的记录放在同一个组中。

先在各组内进行直接插入排序；然后，取第二个增量d2<d1重复上述的分组和排序，直至所取的增量dt=1(dt<dt-l<…<d2<d1)，即所有记录放在同一组中进行直接插入排序为止。

归并排序：归并操作的工作原理如下：
1、申请空间，使其大小为两个已经排序序列之和，该空间用来存放合并后的序列
2、设定两个指针，最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置
3、比较两个指针所指向的元素，选择相对小的元素放入到合并空间，并移动指针到下一位置
4、重复步骤3直到某一指针达到序列尾
5、将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾
主要代码：
将查询出来的数据显示出来：
void ShowStudent(Student&Stu){
cout<<"The information of the student is:";
cout<<"\n\tN0:"<<Stu.No
<<"\n\tName:"<<
<<"\n\tSex:"<<Stu.Sex
<<"\n\tGrade1:"<<Stu.Grade1
<<"\n\tGrade2:"<<Stu.Grade2
<<"\n\tGrade:"<<Stu.Grade<<endl<<endl;
}
//将排好序的元素写入文件Sort.txt
void StoreData(vector<Student>&Stu){
ofstream outfile("Sort.txt",ios::app);//打开文件
if (!outfile){
cout<<"不能写入Sort.txt文件，操作失败！"<<endl;
exit(0);
}
outfile<<"排序完成后的数据信息：\n";
for(vector<Student>::iterator it=Stu.begin();it!=Stu.end();++it) outfile<<it->No<<"\t"
<<it->Name<<"\t"
<<it->Sex<<"\t"
<<it->Grade1<<"\t"
<<it->Grade2<<"\t"
<<it->Grade<<endl;
outfile<<"\n\n";
outfile.close();
}
//创建数据信息
void CreatStudent(vector<Student>&Stu){
Student s;
cout<<"Please input the information of the students(输入为#时结束):\n";
cout<<"No\t\tName\t\tSex\tGrade1\tGrade2\n";
while(1){
cin>>s.No;
if(s.No=="#")
break;
cin>>>>s.Sex>>s.Grade1>>s.Grade2;
s.Grade=s.Grade1+s.Grade2;
Stu.push_back(s);
}
}
实验感想：
排序算法是在C++中经常要用到的一种重要的算法。

如何进行排序，特别是高效率的排序是是计算机应用中的一个重要课题。

同一个问题可以构造不同的算法，最终选择哪一个好呢？这涉及如何评价一个算法好坏的问题，算法分析就是评估算法所消耗资源的方法。

可以对同一问题的不同算法的代价加以比较，也可以由算法设计者根据算法分析判断一种算法在实现时是否会遇到资源限制的问题。

排序的目的之一就是方便数据的查找。

在实际生活中，应根据具体情况悬着适当的算法。

通过本次试验对于排序和查找有了更深的体会和理解。