数据结构课程设计：快速排序

学号

武汉理工大学华夏学院

课程设计

课程名称数据结构

题目:用C语言实现成绩表的快速排序程序设计

专业软件工程

班级

姓名

成绩

指导教师

2009 年6月28日至2009年7月3 日

课程设计任务书

设计题目：用C语言实现成绩表的快速排序程序设计

设计目的

1.巩固和加深课堂所学知识、学会分析研究数据对象的特性及数据的组织方法；

2.选择合适的数据的逻辑结构和存储结构以及相应操作，实现一个班的成绩统计

3. 提高程序设计能力、加强查阅、运用资料的能力、算法分析与程序设计素质培养；设计任务（在规定的时间内完成下列任务）

〔问题描述〕给出n个学生的1门课程的考试成绩信息，每条信息由姓名与分数组成，要求设计快速排序算法，进行：

（1）按成绩排序；

（2）输出形式为：张强张平曾芽王华孙军李应程滨

90888278706965

〔基本要求〕学生的考试成绩必须通过键盘输入，且需对输出进行格式控制；

〔算法提示〕利用快速排序算法求解；

具体要完成的任务是：

A.编制完成上述问题的C语言程序、进行程序调试并能得出正确的运行结果。

B.写出规范的课程设计报告书；

时间安排

6月 29日布置课程设计任务，查阅相关资料，确定设计课题；

6月 30日查阅资料、准备程序；

6月30～7月2日上机调试程序、教师验收程序、书写课程设计报告；

7月3 日下午4点前提交课程设计报告及相关文档。

具体要求

1. 课程设计报告按统一通用格式书写，具体内容如下：

①设计任务与要求

②总体方案与说明

③软件主要模块的流程图

④源程序清单与注释

⑤问题分析与解决方案（包括调式报告，即在调式过程中遇到的主要问题、解决方法及改进设想）；

⑥小结与体会

附录：①源程序（必须有简单注释）②使用说明③参考资料2．每位学生应独立完成各自的任务且每天至少在设计室工作半天；

指导教师签名：09 年6月27日

教研室主任（或责任教师）签名：09 年6月28日

成绩表的快速排序程序设计

一、实验报告

实验目的

1.掌握用Turbo C 上机调试常规算法的程序；

2.掌握快速排序的基本方法和过程；

基本原理与方法：利用快速排序算法原理用C语言编程实现

实验设备：PC机一台、配置Turbo C软件

二、实验内容

[问题描述] 对于用户输入的数据序列，用快速排序法按从大到小或从小到大两种顺序进行排序，并显示每一趟的排序过程；

[基本要求] 采用递归算法和非递归算法两种算法；

[算法实现] 采用快速排序原理编写C程序；

[基本思想] 通过一趟排序将待排序记录分割成独立的两个区间，其中左区间记录的关键字的值均比右区间中记录的关键字的值小，再分别对这两个区间中的记

录进行快速排序，以达到整个序列有序为止。

[快速排序性质]

1)内部排序

快速排序是一种内部排序方法。也就是说快速排序的排序对象是读入内存

的数据。

2)比较排序

快速排序确定元素位置的方法基于元素之间关键字大小的比较。

所有基于比较方法的排序方法的时间下界不会低于O(nlgn)。这个结论的

具体证明，请参考有关算法的书籍，例如《算法导论》（第一版）第8章（第

二版在第七章QuickSort)。

3)在理想情况下，能严格地达到O(nlgn)的下界。一般情况下，快速排序

随机化快速排序的平均情况性能都达到了O(nlgn)。

4)不稳定性

快速排序是一种不稳定的排序方法。简单地说，元素a1, a2的关键字有

a1.key=a2.key，则不稳定的排序方法不能保证a1, a2在排序后维持原

来的位置先后关系。

5)原地排序

在排序的具体操作过程中，除去程序运行实现的空间消费（例如递归栈），

快速排序算法只需消耗确定数量的空间（即S(1)，常数级空间）。

这个性质的意义，在于在内存空间受到限制的系统（例如MCU）中，快速

排序也能够很好地工作。

[排序过程] 在待排序的n各记录中任取一条记录（通常去第一条记录），把它作为基准元素，确定该条记录的最终位置，即该条记录左边的记录的所有记录的

关键字的值均小于该记录，右边的所有记录的关键字的值均大于等于该记

录。待排序序列以基准元素为界限被分割成两个区域，这个过程称作一次

快速排序。之后对所有的区间分别重复上述过程，直至每个区间只有一条

记录为止。快速排序是一个递归过程，整个排序过程中对不同的区间进行

快速排序。

假设要排序的数组是A[1]……A[N]，首先任意选取一个数据（通常选用第一个数据）作为关键数据，然后将所有比它的数都放到它前面，所有比它

大的数都放到它后面，这个过程称为一躺快速排序。一躺快速排序的算法

是：

1）、设置两个变量I、J，排序开始的时候I：=1，J：=N；

2）以第一个数组元素作为关键数据，赋值给X，即X：=A[1]；

3）、从J开始向前搜索，即由后开始向前搜索（J：=J-1），找到第一个小于X的值，两者交换；

4）、从I开始向后搜索，即由前开始向后搜索（I：=I+1），找到第一个大于X的值，两者交换；

5）、重复第3、4步，直到I=J；

[事例模范] 例：将数据45 53 18 36 72 30 48 93 15 36进行快速排序。

图1 快速排序的一次划分程

[45 53 18 36 72 30 48 93 15 36] 移动比较

i j

[36 53 18 36 72 30 48 93 15 45] 交换位置并比较

i j

[36 45 18 36 72 30 48 93 15 53] 交换位置并比较

i j

[36 15 18 36 72 30 48 93 45 53] 交换位置并比较

i j

[36 15 18 36 45 30 48 93 72 53] 交换位置并比较

i j

[36 15 18 36 30 45 48 93 72 53] 交换位置，i=j

i j

[36 15 18 36 30] 45 [48 93 72 53] 一趟排序的结果

图2一次完整的快速排序的排序过程（待排序区间以中括号括起来）

[45 53 18 36 72 30 48 93 15 36]

[30 36 18 36 15] 45 [48 93 72 53]

[18 15] 30 [36 36] 45 [48 93 72 53]

15 18 30 [36 36] 45 [48 93 72 53]

15 18 30 36 36 45 [48 93 72 53]

15 18 30 36 36 45 48 [93 72 53]

15 18 30 36 36 45 48 [53 72] 93

15 18 30 36 36 45 48 53 72 93