实验四排序实验报告
排序的实验报告范文
排序的实验报告范文数据结构实验报告实验名称:实验四排序学生姓名:班级:班内序号:学号:日期:2022年12月21日实验要求题目2使用链表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、冒泡排序3、快速排序4、简单选择排序5、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()函数测试线性表的正确性。
2、程序分析2.1存储结构说明:本程序排序序列的存储由链表来完成。
其存储结构如下图所示。
(1)单链表存储结构:结点地址:1000HA[2]结点地址:1000H1080H……头指针地址:1020HA[0]头指针地址:1020H10C0H……地址:1080HA[3]地址:1080HNULL……地址:10C0HA[1]地址:10C0H1000H……(2)结点结构tructNode{intdata;Node某ne某t;};示意图:intdataNode某ne某tintdataNode某ne某t2.2关键算法分析一:关键算法(一)直接插入排序voidLinkSort::InertSort()直接插入排序是插入排序中最简单的排序方法,其基本思想是:依次将待排序序列中的每一个记录插入到一个已排好的序列中,直到全部记录都排好序。
(1)算法自然语言1.将整个待排序的记录序列划分成有序区和无序区,初始时有序区为待排序记录序列中的第一个记录,无序区包括所有剩余待排序的记录;2.将无须去的第一个记录插入到有序区的合适位置中,从而使无序区减少一个记录,有序区增加一个记录;3.重复执行2,直到无序区中没有记录为止。
(2)源代码voidLinkSort::InertSort()//从第二个元素开始,寻找前面那个比它大的{Node某P=front->ne某t;//要插入的节点的前驱while(P->ne某t){Node某S=front;//用来比较的节点的前驱while(1){if(P->ne某t->data<S->ne某t->data)//P的后继比S的后继小则插入{inert(P,S);break;}S=S->ne某t;if(S==P)//若一趟比较结束,且不需要插入{P=P->ne某t;break;}}}}(3)时间和空间复杂度最好情况下,待排序序列为正序,时间复杂度为O(n)。
算法性能实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过对比分析几种常用排序算法的性能,深入了解各种算法在不同数据规模和不同数据分布情况下的时间复杂度和空间复杂度,为实际应用中算法的选择提供参考。
二、实验环境- 操作系统:Windows 10- 编程语言:C++- 编译器:Visual Studio 2019- 测试数据:随机生成的正整数序列三、实验内容本次实验主要对比分析了以下几种排序算法:1. 冒泡排序(Bubble Sort)2. 选择排序(Selection Sort)3. 插入排序(Insertion Sort)4. 快速排序(Quick Sort)5. 归并排序(Merge Sort)6. 希尔排序(Shell Sort)四、实验方法1. 对每种排序算法,编写相应的C++代码实现。
2. 生成不同规模(1000、5000、10000、50000、100000)的随机正整数序列作为测试数据。
3. 对每种排序算法,分别测试其时间复杂度和空间复杂度。
4. 对比分析不同算法在不同数据规模和不同数据分布情况下的性能。
五、实验结果与分析1. 时间复杂度(1)冒泡排序、选择排序和插入排序的平均时间复杂度均为O(n^2),在数据规模较大时性能较差。
(2)快速排序和归并排序的平均时间复杂度均为O(nlogn),在数据规模较大时性能较好。
(3)希尔排序的平均时间复杂度为O(n^(3/2)),在数据规模较大时性能优于冒泡排序、选择排序和插入排序,但不如快速排序和归并排序。
2. 空间复杂度(1)冒泡排序、选择排序和插入排序的空间复杂度均为O(1),属于原地排序算法。
(2)快速排序和归并排序的空间复杂度均为O(n),需要额外的空间来存储临时数组。
(3)希尔排序的空间复杂度也为O(1),属于原地排序算法。
3. 不同数据分布情况下的性能(1)对于基本有序的数据,快速排序和归并排序的性能会受到影响,此时希尔排序的性能较好。
(2)对于含有大量重复元素的数据,快速排序的性能会受到影响,此时插入排序的性能较好。
数据结构实验报告
姓名:学号:班级:2010年12月15日实验一线性表的应用【实验目的】1、熟练掌握线性表的基本操作在顺序存储和链式存储上的实现。
、;2、以线性表的各种操作(建立、插入、删除、遍历等)的实现为重点;3、掌握线性表的动态分配顺序存储结构的定义和基本操作的实现;4、通过本章实验帮助学生加深对C语言的使用(特别是函数的参数调用、指针类型的应用和链表的建立等各种基本操作)。
【实验内容】约瑟夫问题的实现:n只猴子要选猴王,所有的猴子按1,2,…,n编号围坐一圈,从第一号开始按1,2…,m报数,凡报到m号的猴子退出圈外,如此次循环报数,知道圈内剩下一只猴子时,这个猴子就是猴王。
编写一个程序实现上述过程,n和m由键盘输入。
【实验要求】1、要求用顺序表和链表分别实现约瑟夫问题。
2、独立完成,严禁抄袭。
3、上的实验报告有如下部分组成:①实验名称②实验目的③实验内容:问题描述:数据描述:算法描述:程序清单:测试数据算法:#include <stdio.h>#include <stdlib.h>typedef struct LPeople{int num;struct LPeople *next;}peo;void Joseph(int n,int m) //用循环链表实现{int i,j;peo *p,*q,*head;head=p=q=(peo *)malloc(sizeof(peo));p->num=0;p->next=head;for(i=1;i<n;i++){p=(peo *)malloc(sizeof(peo));p->num=i;q->next=p;p->next=head;}q=p;p=p->next;i=0;j=1;while(i<n){if(j%m==0){q->next=p->next;p=q->next;printf("%4d",j%n);i++;}else{q=p;p=p->next;}j++;}printf("\n");}void main(){int n,m; /*人的个数*/printf("Please Enter n amd m(n>m):\n");scanf("%d%d",&n,&m);Joseph(n,m);}实验二树和图的应用【实验目的】1.熟练掌握数的基本概念、二叉树的基本操作及在链式存储结构上的实现。
数据结构排序实验报告
数据结构排序实验报告数据结构排序实验报告引言:数据结构是计算机科学中的重要概念之一,它涉及到数据的组织、存储和操作方式。
排序是数据结构中的基本操作之一,它可以将一组无序的数据按照特定的规则进行排列,从而方便后续的查找和处理。
本实验旨在通过对不同排序算法的实验比较,探讨它们的性能差异和适用场景。
一、实验目的本实验的主要目的是通过实际操作,深入理解不同排序算法的原理和实现方式,并通过对比它们的性能差异,选取合适的排序算法用于不同场景中。
二、实验环境和工具实验环境:Windows 10 操作系统开发工具:Visual Studio 2019编程语言:C++三、实验过程1. 实验准备在开始实验之前,我们需要先准备一组待排序的数据。
为了保证实验的公正性,我们选择了一组包含10000个随机整数的数据集。
这些数据将被用于对比各种排序算法的性能。
2. 实验步骤我们选择了常见的五种排序算法进行实验比较,分别是冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序和归并排序。
- 冒泡排序:该算法通过不断比较相邻元素的大小,将较大的元素逐渐“冒泡”到数组的末尾。
实现时,我们使用了双重循环来遍历整个数组,并通过交换元素的方式进行排序。
- 选择排序:该算法通过不断选择数组中的最小元素,并将其放置在已排序部分的末尾。
实现时,我们使用了双重循环来遍历整个数组,并通过交换元素的方式进行排序。
- 插入排序:该算法将数组分为已排序和未排序两部分,然后逐个将未排序部分的元素插入到已排序部分的合适位置。
实现时,我们使用了循环和条件判断来找到插入位置,并通过移动元素的方式进行排序。
- 快速排序:该算法通过选取一个基准元素,将数组分为两个子数组,并对子数组进行递归排序。
实现时,我们使用了递归和分治的思想,将数组不断划分为更小的子数组进行排序。
- 归并排序:该算法通过将数组递归地划分为更小的子数组,并将子数组进行合并排序。
实现时,我们使用了递归和分治的思想,将数组不断划分为更小的子数组进行排序,然后再将子数组合并起来。
排序的实验报告册
一、实验目的1. 了解排序算法的基本原理和常用算法。
2. 掌握几种常用排序算法的代码实现。
3. 比较不同排序算法的性能,分析其优缺点。
4. 培养实验操作能力和分析问题能力。
二、实验环境1. 操作系统:Windows 102. 编程语言:Python3.73. 开发工具:PyCharm三、实验内容1. 实验一:冒泡排序2. 实验二:选择排序3. 实验三:插入排序4. 实验四:快速排序5. 实验五:归并排序四、实验步骤1. 实验一:冒泡排序(1)编写冒泡排序的Python代码。
(2)对一组随机生成的数据进行排序。
(3)观察排序过程,分析冒泡排序的优缺点。
2. 实验二:选择排序(1)编写选择排序的Python代码。
(2)对一组随机生成的数据进行排序。
(3)观察排序过程,分析选择排序的优缺点。
3. 实验三:插入排序(1)编写插入排序的Python代码。
(2)对一组随机生成的数据进行排序。
(3)观察排序过程,分析插入排序的优缺点。
4. 实验四:快速排序(1)编写快速排序的Python代码。
(2)对一组随机生成的数据进行排序。
(3)观察排序过程,分析快速排序的优缺点。
5. 实验五:归并排序(1)编写归并排序的Python代码。
(2)对一组随机生成的数据进行排序。
(3)观察排序过程,分析归并排序的优缺点。
五、实验结果与分析1. 实验一:冒泡排序(1)代码实现:```pythondef bubble_sort(arr):n = len(arr)for i in range(n):for j in range(0, n-i-1):if arr[j] > arr[j+1]:arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]```(2)排序过程:冒泡排序通过比较相邻两个元素的大小,将较大的元素向后移动,从而实现排序。
(3)优缺点分析:优点:易于理解,实现简单。
缺点:时间复杂度较高,对于大数据量排序效率较低。
数据结构实验报告-排序
本章共8道实验题目。
一、直接插入排序1. 定义顺序表的存储结构2. 初始化顺序表为空表3. 输入10个元素创建含有10个元素的顺序表4. 输出顺序表5. 对顺序表进行直接插入排序(InsertSort)6. 输出排序后的顺序表例如:11 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 117 261 300 343 507 602 669 708 938程序:#include <iostream>#include <algorithm>using namespace std;#define OK 1#define ERROR 0#define OVERFLOW -2typedef int Status;#define MAXSIZE 100typedef int KeyType;typedef char InfoType[256];typedef struct{KeyType key;InfoType otherinfo;}RedType;typedef struct{RedType r[MAXSIZE+1];int length;}SqList;//此处定义直接插入排序函数int a[20];int main(){int InsertSort;for (int i = 0; i < 10; ++i){cin >> a[i];cout << a[i] << " ";}cout << endl;sort(a, a+10);for (int i = 0; i < 10; ++i)cout << a[i] << " ";return 0;}二、折半插入排序1. 定义顺序表的存储结构2. 初始化顺序表为空表3. 输入10个元素创建含有10个元素的顺序表4. 输出顺序表5. 对顺序表进行折半插入排序(BInsertSort)6. 输出排序后的顺序表例如:11 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 117 261 300 343 507 602 669 708 938程序:#include <iostream>#include <algorithm>using namespace std;#define OK 1#define ERROR 0#define OVERFLOW -2typedef int Status;#define MAXSIZE 100typedef int KeyType;typedef char InfoType[256];typedef struct{KeyType key;InfoType otherinfo;}RedType;typedef struct{RedType r[MAXSIZE+1];int length;}SqList;//此处定义折半插入排序函数int a[20];int main(){int BInsertSort ;for (int i = 0; i < 10; ++i){cin >> a[i];cout << a[i] << " ";}cout << endl;sort(a, a+10);for (int i = 0; i < 10; ++i)cout << a[i] << " ";return 0;}三、希尔排序1. 定义顺序表的存储结构2. 初始化顺序表为空表3. 输入10个元素创建含有10个元素的顺序表4. 输出顺序表5. 对顺序表进行希尔排序(ShellSort)6. 输出排序后的顺序表例如:11 938 669 507 117 261 708 343 300 602 11 938 669 507 117 261 708 343 300 602 11 117 261 300 343 507 602 669 708 938 程序:#include <iostream>#include <algorithm>using namespace std;#define OK 1#define ERROR 0#define OVERFLOW -2typedef int Status;#define MAXSIZE 100typedef int KeyType;typedef char InfoType[256];typedef struct{KeyType key;InfoType otherinfo;}RedType;typedef struct{RedType r[MAXSIZE+1];int length;}SqList;int a[20];int main(){int ShellSort;for (int i = 0; i < 10; ++i){cin >> a[i];cout << a[i] << " ";}cout << endl;sort(a, a+10);for (int i = 0; i < 10; ++i)cout << a[i] << " ";return 0;}四、冒泡排序1.定义顺序表的存储结构2.初始化顺序表为空表3.输入10个元素创建含有10个元素的顺序表4.输出顺序表5.对顺序表进行冒泡排序(BubbleSort)6.输出排序后的顺序表例如:11 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 117 261 300 343 507 602 669 708 938程序:#include <iostream>#include <algorithm>using namespace std;#define OK 1#define ERROR 0#define OVERFLOW -2typedef int Status;#define MAXSIZE 100typedef int KeyType;typedef char InfoType[256];typedef struct{KeyType key;InfoType otherinfo;}RedType;typedef struct{RedType r[MAXSIZE+1];int length;}SqList;int a[20];int main(){int BubbleSort;for (int i = 0; i < 10; ++i){cin >> a[i];cout << a[i] << " ";}cout << endl;sort(a, a+10);for (int i = 0; i < 10; ++i)cout << a[i] << " ";return 0;}五、快速排序1.定义顺序表的存储结构2.初始化顺序表为空表3.输入10个元素创建含有10个元素的顺序表4.输出顺序表5.对顺序表进行快速排序(QuickSort)6.输出排序后的顺序表例如:11 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 117 261 300 343 507 602 669 708 938程序:#include <iostream>#include <algorithm>using namespace std;#define OK 1#define ERROR 0#define OVERFLOW -2typedef int Status;#define MAXSIZE 100typedef int KeyType;typedef char InfoType[256];typedef struct{KeyType key;InfoType otherinfo;}RedType;typedef struct{RedType r[MAXSIZE+1];int length;}SqList;int a[20];int main(){int QuickSort;for (int i = 0; i < 10; ++i){cin >> a[i];cout << a[i] << " ";}cout << endl;sort (a, a+10);for (int i = 0; i < 10; ++i)cout << a[i] << " ";return 0;}六、简单选择排序1.定义顺序表的存储结构2.初始化顺序表为空表3.输入10个元素创建含有10个元素的顺序表4.输出顺序表5.对顺序表进行简单选择排序(SelectSort)6.输出排序后的顺序表例如:11 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 938 669 507 117 261 708 343 300 602 11 117 261 300 343 507 602 669 708 938 程序:#include <iostream>#include <algorithm>using namespace std;#define OK 1#define ERROR 0#define OVERFLOW -2typedef int Status;#define MAXSIZE 100typedef int KeyType;typedef char InfoType[256];typedef struct{KeyType key;InfoType otherinfo;}RedType;typedef struct{RedType r[MAXSIZE+1];int length;}SqList;int a[20];int main(){int SelectSort;for (int i = 0; i < 10; ++i){cin >> a[i];cout << a[i] << " ";}cout << endl;sort(a, a+10);for (int i = 0; i < 10; ++i)cout << a[i] << " ";return 0;}七、堆排序1.定义顺序表的存储结构2.初始化顺序表为空表3.输入10个元素创建含有10个元素的顺序表4.输出顺序表5.对顺序表进行堆排序(HeapSort)6.输出排序后的顺序表例如:11 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 117 261 300 343 507 602 669 708 938程序:#include <iostream>using namespace std;#define OK 1#define ERROR 0#define OVERFLOW -2typedef int Status;#define MAXSIZE 100typedef int KeyType;typedef char InfoType[256];typedef struct{KeyType key;InfoType otherinfo;}RedType;typedef struct{RedType r[MAXSIZE+1];int length;}SqList;Status InitList(SqList &L){L.length=0;return 0;}Status CreateList(SqList &L,int n){if(!L.r||n<1||n>MAXSIZE) return ERROR;//cout<<"\n请输入"<<n<<"个元素(用空格隔开):";for(int i=1;i<=n;i++)cin>>L.r[i].key;L.length=n;return OK;}void ListTraverse(SqList L){//cout<<"L=(";for(int i=1;i<=L.length;i++)cout<<L.r[i].key<<' ';//if(L.length) cout<<'\b';//cout<<")";cout<<endl;}void HeapSort(SqList &L){int value = 0;for(int i = 0;i<L.length;i++)for(int j = 0;j<L.length-i;j++){if(L.r[j].key>L.r[j+1].key){value = L.r[j].key;L.r[j].key= L.r[j+1].key;L.r[j+1].key = value;}}int main(){SqList L;InitList(L);CreateList(L,10);ListTraverse(L);HeapSort(L);ListTraverse(L);return 0;}八、归并排序1.定义顺序表的存储结构2.初始化顺序表为空表3.输入10个元素创建含有10个元素的顺序表4.输出顺序表5.对顺序表进行二路归并排序(MergeSort)6.输出排序后的顺序表例如:11 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 938 669 507 117 261 708 343 300 60211 117 261 300 343 507 602 669 708 938程序:#include <iostream>using namespace std;#define OK 1#define ERROR 0#define OVERFLOW -2typedef int Status;#define MAXSIZE 100typedef int KeyType;typedef char InfoType[256];typedef structKeyType key;InfoType otherinfo;}RedType;typedef struct{RedType r[MAXSIZE+1];int length;}SqList;Status InitList(SqList &L){L.length=0;return 0;}Status CreateList(SqList &L,int n){if(!L.r||n<1||n>MAXSIZE) return ERROR;//cout<<"\n请输入"<<n<<"个元素(用空格隔开):";for(int i=1;i<=n;i++)cin>>L.r[i].key;L.length=n;return OK;}void ListTraverse(SqList L){//cout<<"L=(";for(int i=1;i<=L.length;i++)cout<<L.r[i].key<<' ';//if(L.length) cout<<'\b';//cout<<")";cout<<endl;}void MSort(){}void Merge(){}void MergeSort(SqList &L){int value = 0;for(int i = 0;i<L.length;i++)for(int j = 0;j<L.length-i;j++){if(L.r[j].key>L.r[j+1].key){value = L.r[j].key;L.r[j].key= L.r[j+1].key;L.r[j+1].key = value;}}}int main(){SqList L;InitList(L);CreateList(L,10);ListTraverse(L);MergeSort(L);ListTraverse(L);return 0;}。
算法课设实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景与目的随着计算机技术的飞速发展,算法在计算机科学中扮演着至关重要的角色。
为了加深对算法设计与分析的理解,提高实际应用能力,本实验课程设计旨在通过实际操作,让学生掌握算法设计与分析的基本方法,学会运用所学知识解决实际问题。
二、实验内容与步骤本次实验共分为三个部分,分别为排序算法、贪心算法和动态规划算法的设计与实现。
1. 排序算法(1)实验目的:熟悉常见的排序算法,理解其原理,比较其优缺点,并实现至少三种排序算法。
(2)实验内容:- 实现冒泡排序、快速排序和归并排序三种算法。
- 对每种算法进行时间复杂度和空间复杂度的分析。
- 编写测试程序,对算法进行性能测试,比较不同算法的优劣。
(3)实验步骤:- 分析冒泡排序、快速排序和归并排序的原理。
- 编写三种排序算法的代码。
- 分析代码的时间复杂度和空间复杂度。
- 编写测试程序,生成随机测试数据,测试三种算法的性能。
- 比较三种算法的运行时间和内存占用。
2. 贪心算法(1)实验目的:理解贪心算法的基本思想,掌握贪心算法的解题步骤,并实现一个贪心算法问题。
(2)实验内容:- 实现一个贪心算法问题,如活动选择问题。
- 分析贪心算法的正确性,并证明其最优性。
(3)实验步骤:- 分析活动选择问题的贪心策略。
- 编写贪心算法的代码。
- 分析贪心算法的正确性,并证明其最优性。
- 编写测试程序,验证贪心算法的正确性。
3. 动态规划算法(1)实验目的:理解动态规划算法的基本思想,掌握动态规划算法的解题步骤,并实现一个动态规划算法问题。
(2)实验内容:- 实现一个动态规划算法问题,如背包问题。
- 分析动态规划算法的正确性,并证明其最优性。
(3)实验步骤:- 分析背包问题的动态规划策略。
- 编写动态规划算法的代码。
- 分析动态规划算法的正确性,并证明其最优性。
- 编写测试程序,验证动态规划算法的正确性。
三、实验结果与分析1. 排序算法实验结果:- 冒泡排序:时间复杂度O(n^2),空间复杂度O(1)。
数据结构实验报告-排序
数据结构实验报告-排序一、实验目的本实验旨在探究不同的排序算法在处理大数据量时的效率和性能表现,并对比它们的优缺点。
二、实验内容本次实验共选择了三种常见的排序算法:冒泡排序、快速排序和归并排序。
三个算法将在同一组随机生成的数据集上进行排序,并记录其性能指标,包括排序时间和所占用的内存空间。
三、实验步骤1. 数据的生成在实验开始前,首先生成一组随机数据作为排序的输入。
定义一个具有大数据量的数组,并随机生成一组在指定范围内的整数,用于后续排序算法的比较。
2. 冒泡排序冒泡排序是一种简单直观的排序算法。
其基本思想是从待排序的数据序列中逐个比较相邻元素的大小,并依次交换,从而将最大(或最小)的元素冒泡到序列的末尾。
重复该过程直到所有数据排序完成。
3. 快速排序快速排序是一种分治策略的排序算法,效率较高。
它将待排序的序列划分成两个子序列,其中一个子序列的所有元素都小于等于另一个子序列的所有元素。
然后对两个子序列分别递归地进行快速排序。
4. 归并排序归并排序是一种稳定的排序算法,使用分治策略将序列拆分成较小的子序列,然后递归地对子序列进行排序,最后再将子序列合并成有序的输出序列。
归并排序相对于其他算法的优势在于其稳定性和对大数据量的高效处理。
四、实验结果经过多次实验,我们得到了以下结果:1. 冒泡排序在数据量较小时,冒泡排序表现良好,但随着数据规模的增大,其性能明显下降。
排序时间随数据量的增长呈平方级别增加。
2. 快速排序相比冒泡排序,快速排序在大数据量下的表现更佳。
它的排序时间线性增长,且具有较低的内存占用。
3. 归并排序归并排序在各种数据规模下都有较好的表现。
它的排序时间与数据量呈对数级别增长,且对内存的使用相对较高。
五、实验分析根据实验结果,我们可以得出以下结论:1. 冒泡排序适用于数据较小的排序任务,但面对大数据量时表现较差,不推荐用于处理大规模数据。
2. 快速排序是一种高效的排序算法,适用于各种数据规模。
算法分析与设计实验报告合并排序快速排序
算法分析与设计实验报告:合并排序与快速排序一、引言算法是计算机科学中非常重要的一部分,它涉及到解决问题的方法和步骤。
合并排序和快速排序是两种经典而常用的排序算法。
本文将对这两种排序算法进行分析和设计实验,通过对比它们的性能和效率,以期得出最优算法。
二、合并排序合并排序是一种分治算法,它将原始数组不断分解为更小的数组,直到最后细分为单个元素。
然后,再将这些单个元素两两合并,形成一个有序数组。
合并排序的核心操作是合并两个有序的数组。
1. 算法步骤(1)将原始数组分解为更小的子数组,直到每个子数组只有一个元素;(2)两两合并相邻的子数组,同时进行排序,生成新的有序数组;(3)重复步骤(2),直到生成最终的有序数组。
2. 算法性能合并排序的最优时间复杂度为O(nlogn),其中n为待排序数组的长度。
无论最好情况还是最坏情况,合并排序的复杂度都相同。
合并排序需要额外的存储空间来存储临时数组,所以空间复杂度为O(n)。
三、快速排序快速排序也是一种分治算法,它将原始数组根据一个主元(pivot)分成两个子数组,一个子数组的元素都小于主元,另一个子数组的元素都大于主元。
然后,递归地对这两个子数组进行排序,最后得到有序数组。
快速排序的核心操作是划分。
1. 算法步骤(1)选择一个主元(pivot),可以是随机选择或者固定选择第一个元素;(2)将原始数组根据主元划分为两个子数组,一个子数组的元素都小于主元,另一个子数组的元素都大于主元;(3)递归地对这两个子数组进行快速排序;(4)重复步骤(2)和(3),直到每个子数组只有一个元素,即得到最终的有序数组。
2. 算法性能快速排序的平均时间复杂度为O(nlogn),其中n为待排序数组的长度。
最坏情况下,当每次选择的主元都是最小或最大元素时,时间复杂度为O(n^2)。
快速排序是原地排序,不需要额外的存储空间,所以空间复杂度为O(1)。
四、实验设计为了验证合并排序和快速排序的性能和效率,我们设计以下实验:1. 实验目的:比较合并排序和快速排序的时间复杂度和空间复杂度。
算法冒泡排序实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过实现冒泡排序算法,加深对排序算法原理的理解,掌握冒泡排序的基本操作,并分析其性能特点。
二、实验内容1. 冒泡排序原理冒泡排序是一种简单的排序算法,它重复地遍历要排序的数列,一次比较两个元素,如果它们的顺序错误就把它们交换过来。
遍历数列的工作是重复地进行,直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。
2. 实验步骤(1)设计一个冒泡排序函数,输入为待排序的数组,输出为排序后的数组。
(2)编写一个主函数,用于测试冒泡排序函数的正确性和性能。
(3)通过不同的数据规模和初始顺序,分析冒泡排序的性能特点。
3. 实验环境(1)编程语言:C语言(2)开发环境:Visual Studio Code(3)测试数据:随机生成的数组、有序数组、逆序数组三、实验过程1. 冒泡排序函数设计```cvoid bubbleSort(int arr[], int n) {int i, j, temp;for (i = 0; i < n - 1; i++) {for (j = 0; j < n - i - 1; j++) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}}}```2. 主函数设计```cinclude <stdio.h>include <stdlib.h>include <time.h>int main() {int n;printf("请输入数组长度:");scanf("%d", &n);int arr = (int )malloc(n sizeof(int)); if (arr == NULL) {printf("内存分配失败\n");return 1;}// 生成随机数组srand((unsigned)time(NULL));for (int i = 0; i < n; i++) {arr[i] = rand() % 100;}// 冒泡排序bubbleSort(arr, n);// 打印排序结果printf("排序结果:\n");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");// 释放内存free(arr);return 0;}```3. 性能分析(1)对于随机生成的数组,冒泡排序的平均性能较好,时间复杂度为O(n^2)。
快速排序算法实验报告
快速排序算法实验报告快速排序一、问题描述在操作系统中,我们总是希望以最短的时间处理完所有的任务。
但事情总是要一件件地做,任务也要操作系统一件件地处理。
当操作系统处理一件任务时,其他待处理的任务就需要等待。
虽然所有任务的处理时间不能降低,但我们可以安排它们的处理顺序,将耗时少的任务先处理,耗时多的任务后处理,这样就可以使所有任务等待的时间和最小。
只需要将n 件任务按用时去从小到大排序,就可以得到任务依次的处理顺序。
当有 n 件任务同时来临时,每件任务需要用时ni,求让所有任务等待的时间和最小的任务处理顺序。
二、需求分析1. 输入事件件数n,分别随机产生做完n件事所需要的时间;2. 对n件事所需的时间使用快速排序法,进行排序输出。
排序时,要求轴值随机产生。
3. 输入输出格式:输入:第一行是一个整数n,代表任务的件数。
接下来一行,有n个正整数,代表每件任务所用的时间。
输出:输出有n行,每行一个正整数,从第一行到最后一行依次代表着操作系统要处理的任务所用的时间。
按此顺序进行,则使得所有任务等待时间最小。
4. 测试数据:输入 95 3 4 26 1 57 3 输出1 2 3 3 4 5 5 6 7三、概要设计抽象数据类型因为此题不需要存储复杂的信息,故只需一个整型数组就可以了。
算法的基本思想对一个给定的进行快速排序,首先需要选择一个轴值,假设输入的数组中有k个小于轴值的数,于是这些数被放在数组最左边的k个位置上,而大于周知的结点被放在数组右边的n-k个位置上。
k也是轴值的下标。
这样k把数组分成了两个子数组。
分别对两个子数组,进行类似的操作,便能得到正确的排序结果。
程序的流程输入事件件数n-->随机产生做完没个事件所需时间-->对n个时间进行排序-->输出结果快速排序方法:初始状态 72 6 57 88 85 42 l r第一趟循环 72 6 57 88 85 42 l r 第一次交换 6 72 57 88 85 42 l r 第二趟循环 6 72 57 88 85 42 r l 第二次交换 72 6 57 88 85 42 r l反转交换 6 72 57 88 85 42 r l这就是依靠轴值,将数组分成两部分的实例。
偏爱排序实验报告
一、实验背景随着计算机技术的不断发展,数据量的激增使得排序算法在数据处理中扮演着越来越重要的角色。
为了提高数据处理效率,选择合适的排序算法至关重要。
本实验旨在通过实际操作,对比分析不同排序算法的性能,以确定在特定情况下最偏爱的排序算法。
二、实验目的1. 掌握常用排序算法的原理和实现方法;2. 分析不同排序算法的时间复杂度和空间复杂度;3. 比较不同排序算法在实际应用中的性能差异;4. 确定在特定情况下最偏爱的排序算法。
三、实验内容本次实验选取了以下排序算法进行对比分析:1. 直接插入排序;2. 冒泡排序;3. 快速排序;4. 归并排序;5. 希尔排序;6. 简单选择排序;7. 堆排序;8. 基数排序。
实验过程中,采用以下步骤:1. 编写C语言程序,实现上述排序算法;2. 对随机生成的测试数据进行排序,并记录排序时间;3. 分析不同排序算法的时间复杂度和空间复杂度;4. 对比不同排序算法在实际应用中的性能差异。
四、实验结果与分析1. 直接插入排序:时间复杂度为O(n^2),空间复杂度为O(1)。
当数据量较小时,插入排序具有较好的性能,但数据量较大时,性能较差。
2. 冒泡排序:时间复杂度为O(n^2),空间复杂度为O(1)。
冒泡排序简单易实现,但效率较低,不适用于大数据量排序。
3. 快速排序:平均时间复杂度为O(nlogn),最坏时间复杂度为O(n^2),空间复杂度为O(logn)。
快速排序在大多数情况下具有较好的性能,但最坏情况下性能较差。
4. 归并排序:时间复杂度为O(nlogn),空间复杂度为O(n)。
归并排序在所有情况下都具有稳定的性能,但空间复杂度较高。
5. 希尔排序:时间复杂度介于O(n)和O(n^2)之间,空间复杂度为O(1)。
希尔排序是插入排序的改进版,适用于数据量较大且基本有序的情况。
6. 简单选择排序:时间复杂度为O(n^2),空间复杂度为O(1)。
简单选择排序简单易实现,但效率较低,不适用于大数据量排序。
关于算法的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解快速排序算法的基本原理和实现方法。
2. 掌握快速排序算法的时间复杂度和空间复杂度分析。
3. 通过实验验证快速排序算法的效率。
4. 提高编程能力和算法设计能力。
二、实验环境1. 操作系统:Windows 102. 编程语言:C++3. 开发工具:Visual Studio 2019三、实验原理快速排序算法是一种分而治之的排序算法,其基本思想是:选取一个基准元素,将待排序序列分为两个子序列,其中一个子序列的所有元素均小于基准元素,另一个子序列的所有元素均大于基准元素,然后递归地对这两个子序列进行快速排序。
快速排序算法的时间复杂度主要取决于基准元素的选取和划分过程。
在平均情况下,快速排序的时间复杂度为O(nlogn),但在最坏情况下,时间复杂度会退化到O(n^2)。
四、实验内容1. 快速排序算法的代码实现2. 快速排序算法的时间复杂度分析3. 快速排序算法的效率验证五、实验步骤1. 设计快速排序算法的C++代码实现,包括以下功能:- 选取基准元素- 划分序列- 递归排序2. 编写主函数,用于生成随机数组和测试快速排序算法。
3. 分析快速排序算法的时间复杂度。
4. 对不同规模的数据集进行测试,验证快速排序算法的效率。
六、实验结果与分析1. 快速排序算法的代码实现```cppinclude <iostream>include <vector>include <cstdlib>include <ctime>using namespace std;// 生成随机数组void generateRandomArray(vector<int>& arr, int n) {srand((unsigned)time(0));for (int i = 0; i < n; ++i) {arr.push_back(rand() % 1000);}}// 快速排序void quickSort(vector<int>& arr, int left, int right) { if (left >= right) {return;}int i = left;int j = right;int pivot = arr[(left + right) / 2]; // 选取中间元素作为基准 while (i <= j) {while (arr[i] < pivot) {i++;}while (arr[j] > pivot) {j--;}if (i <= j) {swap(arr[i], arr[j]);i++;j--;}}quickSort(arr, left, j);quickSort(arr, i, right);}int main() {int n = 10000; // 测试数据规模vector<int> arr;generateRandomArray(arr, n);clock_t start = clock();quickSort(arr, 0, n - 1);clock_t end = clock();cout << "排序用时:" << double(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "秒" << endl;return 0;}```2. 快速排序算法的时间复杂度分析根据实验结果,快速排序算法在平均情况下的时间复杂度为O(nlogn),在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)。
排序算法实验报告
数据结构实验报告八种排序算法实验报告一、实验内容编写关于八种排序算法的C语言程序,要求包含直接插入排序、希尔排序、简单项选择择排序、堆排序、冒泡排序、快速排序、归并排序和基数排序。
二、实验步骤各种内部排序算法的比较:1.八种排序算法的复杂度分析〔时间与空间〕。
2.八种排序算法的C语言编程实现。
3.八种排序算法的比较,包括比较次数、移动次数。
三、稳定性,时间复杂度和空间复杂度分析比较时间复杂度函数的情况:时间复杂度函数O(n)的增长情况所以对n较大的排序记录。
一般的选择都是时间复杂度为O(nlog2n)的排序方法。
时间复杂度来说:(1)平方阶(O(n2))排序各类简单排序:直接插入、直接选择和冒泡排序;(2)线性对数阶(O(nlog2n))排序快速排序、堆排序和归并排序;(3)O(n1+§))排序,§是介于0和1之间的常数。
希尔排序(4)线性阶(O(n))排序基数排序,此外还有桶、箱排序。
说明:当原表有序或基本有序时,直接插入排序和冒泡排序将大大减少比较次数和移动记录的次数,时间复杂度可降至O〔n〕;而快速排序则相反,当原表基本有序时,将蜕化为冒泡排序,时间复杂度提高为O〔n2〕;原表是否有序,对简单项选择择排序、堆排序、归并排序和基数排序的时间复杂度影响不大。
稳定性:排序算法的稳定性:假设待排序的序列中,存在多个具有相同关键字的记录,经过排序,这些记录的相对次序保持不变,则称该算法是稳定的;假设经排序后,记录的相对次序发生了改变,则称该算法是不稳定的。
稳定性的好处:排序算法如果是稳定的,那么从一个键上排序,然后再从另一个键上排序,第一个键排序的结果可以为第二个键排序所用。
基数排序就是这样,先按低位排序,逐次按高位排序,低位相同的元素其顺序再高位也相同时是不会改变的。
另外,如果排序算法稳定,可以防止多余的比较;稳定的排序算法:冒泡排序、插入排序、归并排序和基数排序不是稳定的排序算法:选择排序、快速排序、希尔排序、堆排序四、设计细节排序有内部排序和外部排序,内部排序是数据记录在内存中进行排序,而外部排序是因排序的数据很大,一次不能容纳全部的排序记录,在排序过程中需要访问外存。
快速排序算法实验报告
一、实验目的1. 理解快速排序算法的基本原理和实现方法。
2. 掌握快速排序算法的递归分治策略。
3. 分析快速排序算法的时间复杂度和空间复杂度。
4. 通过实验验证快速排序算法的性能。
二、实验内容本实验主要涉及快速排序算法的原理、实现和性能分析。
实验内容包括:1. 快速排序算法的基本原理。
2. 快速排序算法的递归分治策略。
3. 快速排序算法的时间复杂度和空间复杂度分析。
4. 快速排序算法的C语言实现。
5. 快速排序算法的性能测试。
三、实验原理快速排序算法是一种高效的排序算法,其基本思想是选取一个基准元素(pivot),将待排序的序列划分为两部分,使得左边的部分都小于等于基准元素,右边的部分都大于等于基准元素。
然后递归地对左右两部分分别进行快速排序,直到整个序列有序。
快速排序算法的递归分治策略如下:1. 选择基准元素:在待排序序列中选取一个元素作为基准元素。
2. 分区操作:将待排序序列划分为两部分,使得左边的部分都小于等于基准元素,右边的部分都大于等于基准元素。
3. 递归排序:分别对左右两部分递归进行快速排序。
四、实验步骤1. 快速排序算法的C语言实现```c#include <stdio.h>void swap(int a, int b) {int temp = a;a = b;b = temp;}int partition(int arr[], int low, int high) { int pivot = arr[high];int i = (low - 1);for (int j = low; j <= high - 1; j++) {if (arr[j] < pivot) {i++;swap(&arr[i], &arr[j]);}}swap(&arr[i + 1], &arr[high]);return (i + 1);}void quickSort(int arr[], int low, int high) { if (low < high) {int pi = partition(arr, low, high);quickSort(arr, low, pi - 1);quickSort(arr, pi + 1, high);}}void printArray(int arr[], int size) {int i;for (i = 0; i < size; i++)printf("%d ", arr[i]);printf("\n");}int main() {int arr[] = {10, 7, 8, 9, 1, 5};int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);quickSort(arr, 0, n - 1);printf("Sorted array: \n");printArray(arr, n);return 0;}```2. 快速排序算法的性能测试为了测试快速排序算法的性能,我们可以对不同的输入数据量进行排序,并记录排序所需的时间。
排序分组查询实验报告
一、实验目的1. 理解SQL中排序和分组查询的基本概念和用法。
2. 掌握使用SQL语句对数据进行排序和分组的方法。
3. 提高在实际数据库操作中对数据进行处理和分析的能力。
二、实验环境1. 数据库:MySQL 5.72. 数据库表:假设有一个名为“员工信息”的表,包含以下字段:员工编号(emp_id)、姓名(name)、性别(gender)、年龄(age)、部门编号(dept_id)、薪资(salary)。
三、实验内容1. 排序查询(1)按年龄升序排序```sqlSELECT FROM 员工信息 ORDER BY age ASC;```(2)按薪资降序排序```sqlSELECT FROM 员工信息 ORDER BY salary DESC;```2. 分组查询(1)按部门编号分组,统计每个部门的人数```sqlSELECT dept_id, COUNT() AS department_count FROM 员工信息 GROUP BY dept_id;```(2)按性别分组,统计男女员工的人数```sqlSELECT gender, COUNT() AS gender_count FROM 员工信息 GROUP BY gender;```(3)按年龄分组,统计每个年龄段的人数```sqlSELECT age, COUNT() AS age_count FROM 员工信息 GROUP BY age;```3. 排序分组查询(1)按部门编号分组,统计每个部门的人数,并按人数降序排序```sqlSELECT dept_id, COUNT() AS department_count FROM 员工信息 GROUP BYdept_id ORDER BY department_count DESC;```(2)按性别分组,统计男女员工的人数,并按人数降序排序```sqlSELECT gender, COUNT() AS gender_count FROM 员工信息 GROUP BY gender ORDER BY gender_count DESC;```四、实验结果与分析1. 排序查询执行上述SQL语句后,可以按照指定的排序方式查看结果。
实验四 队列的基本操作与应用实验报告
入队:Status EnQueue (LinkQueue &Q, QElemType e){ // 插入元素e为Q的新队尾元素p = (QueuePtr) malloc (sizeof (QNode)); //生成新结点if (!p) exit (OVERFLOW); //存储分配失败p->data = e; p->next = NULL; //插入队尾Q.rear->next = p;Q.rear = p; //修改队尾指针指向队尾return OK;}出队:Status DeQueue (LinkQueue &Q, QElemType &e){ // 若队列不空,则删除Q的队头元素,用e 返回其值if (Q.front == Q.rear) return ERROR; //判空p = Q.front->next; e = p->data; //用e返回队头元素值Q.front->next = p->next; //修改头指针始终指向队首元素if (Q.rear == p) Q.rear = Q.front; //特殊情况处理空队free (p); //释放队首结点return OK;}代码一:#include <stdio.h>#include <malloc.h>typedef char ElemType;typedef struct qnode{ElemType data;struct qnode *next;} QNode;typedef struct{QNode *front;QNode *rear;} LiQueue;void InitQueue(LiQueue *&q);void DestroyQueue(LiQueue *&q);bool QueueEmpty(LiQueue *q);void enQueue(LiQueue *&q, ElemType e);bool deQueue(LiQueue *&q, ElemType &e);void InitQueue(LiQueue *&q)//初始化队列{q = (LiQueue *)malloc(sizeof(LiQueue));q->front = q->rear = NULL;}void DestroyQueue(LiQueue *&q)//销毁队列{QNode *p = q->front, *r;//p指向队头数据节点if (p != NULL)//释放数据节点占用空间{r = p->next;while (r != NULL){free(p);p = r; r = p->next;}}free(p);free(q);//释放链队节点占用空间}bool QueueEmpty(LiQueue *q)//判断队列是否为空{return(q->rear == NULL);}void enQueue(LiQueue *&q, ElemType e)//进队{QNode *p;p = (QNode *)malloc(sizeof(QNode));p->data = e;p->next = NULL;if (q->rear == NULL)//若链队为空,则新节点是队首节点又是队尾节点q->front = q->rear = p;else{q->rear->next = p;//将*p节点链到队尾,并将rear指向它q->rear = p;}}bool deQueue(LiQueue *&q, ElemType &e)//出队{QNode *t;if (q->rear == NULL)//队列为空return false;t = q->front;//t指向第一个数据节点if (q->front == q->rear) //队列中只有一个节点时q->front = q->rear = NULL;else//队列中有多个节点时q->front = q->front->next;e = t->data;free(t);return true;}void main(){ElemType e;LiQueue *q;printf("链队的基本运算如下:\n");printf(" (1)初始化链队q\n");InitQueue(q);printf(" (2)依次进链队元素a,b,c\n");enQueue(q, 'a');enQueue(q, 'b');enQueue(q, 'c');printf(" (3)链队为%s\n", (QueueEmpty(q) ? "空" : "非空"));if (deQueue(q, e) == 0)printf("\t提示:队空,不能出队\n");elseprintf(" (4)出队一个元素%c\n", e);printf(" (5)依次进链队元素d,e,f\n");enQueue(q, 'd');enQueue(q, 'e');enQueue(q, 'f');printf(" (6)出链队序列:");while (!QueueEmpty(q)){deQueue(q, e);printf("%c ", e);}printf("\n");printf(" (7)释放链队\n");DestroyQueue(q);}代码二:#include <stdio.h>#include <malloc.h>typedef struct qnode{int data;struct qnode *next;} QNode;//链队节点类型typedef struct{QNode *front, *rear;} QuType;//链队类型void Destroyqueue(QuType *&qu)//释放链队{QNode *p, *q;p = qu->front;if (p != NULL)//若链队不空{q = p->next;while (q != NULL)//释放队中所有的节点{free(p);p = q;q = q->next;}free(p);}free(qu);//释放链队节点}void SeeDoctor(){int sel, flag = 1, find, no;QuType *qu;QNode *p;qu = (QuType *)malloc(sizeof(QuType));//创建空队qu->front = qu->rear = NULL;while (flag == 1) //循环执行{printf("1:排队2:就诊3:查看排队4.不再排队,余下依次就诊5:下班请选择:");scanf("%d", &sel);switch (sel){case 1:printf(" >>输入病历号:");do{scanf("%d", &no);find = 0;p = qu->front;while (p != NULL && !find){if (p->data == no)find = 1;elsep = p->next;}if (find)printf(" >>输入的病历号重复,重新输入:");} while (find == 1);p = (QNode *)malloc(sizeof(QNode));//创建节点p->data = no; p->next = NULL;if (qu->rear == NULL)//第一个病人排队qu->front = qu->rear = p;else{qu->rear->next = p; qu->rear = p;//将*p节点入队}break;case 2:if (qu->front == NULL)//队空printf(" >>没有排队的病人!\n");else//队不空{p = qu->front;printf(" >>病人%d就诊\n", p->data);if (qu->rear == p)//只有一个病人排队的情况qu->front = qu->rear = NULL;elsequ->front = p->next;free(p);}break;case 3:if (qu->front == NULL) //队空printf(" >>没有排列的病人!\n");else //队不空{p = qu->front;printf(" >>排队病人:");while (p != NULL){printf("%d ", p->data);p = p->next;}printf("\n");}一:二:总结体会:通过本次实验掌握了链式存储队列的进队和出队等基本操作,通过这些基本操作,我对队列问题有了更深的理解,能够正确理解队列问题及其使用。
数据结构排序实验报告
引言概述:数据结构排序实验是计算机科学与技术专业中一项重要的实践课程。
通过实验,可以深入理解和掌握不同排序算法的原理、特点和性能表现。
本文将针对数据结构排序实验进行详细的阐述和总结,包括实验目的、实验内容、实验结果分析和总结。
一、实验目的1. 加深对数据结构排序算法的理解:通过实验,掌握不同排序算法的工作原理和实现方式。
2. 分析和比较不同排序算法的性能:对比不同排序算法在不同数据规模下的时间复杂度和空间复杂度,理解它们的优劣势。
3. 提高编程和算法设计能力:通过实验的编写,提升对排序算法的实现能力和代码质量。
二、实验内容1. 选择排序算法:选择排序是一种简单直观的排序算法,将序列分为有序和无序两部分,每次从无序部分选择最小(最大)元素,放到有序部分的末尾(开头)。
- 算法原理及步骤- 实现过程中的注意事项- 时间复杂度和空间复杂度的分析2. 插入排序算法:插入排序逐步构建有序序列,对于未排序的元素,在已排序序列中从后向前扫描,找到对应位置插入。
- 算法原理及步骤- 实现过程中的注意事项- 时间复杂度和空间复杂度的分析3. 快速排序算法:快速排序利用分治的思想,将序列分为左右两部分,选取基准元素,将小于基准的放在左边,大于基准的放在右边,递归地对左右部分进行排序。
- 算法原理及步骤- 实现过程中的注意事项- 时间复杂度和空间复杂度的分析4. 归并排序算法:归并排序是一种稳定的排序算法,通过将序列分为若干子序列,分别进行排序,然后再将排好序的子序列合并成整体有序序列。
- 算法原理及步骤- 实现过程中的注意事项- 时间复杂度和空间复杂度的分析5. 堆排序算法:堆是一种特殊的树状数据结构,堆排序利用堆的性质进行排序,通过构建大顶堆或小顶堆,并逐个将堆顶元素移出形成有序序列。
- 算法原理及步骤- 实现过程中的注意事项- 时间复杂度和空间复杂度的分析三、实验结果分析1. 比较不同排序算法的执行时间:根据实验数据和分析,对比不同排序算法在不同数据规模下的执行时间,并针对其时间复杂度进行验证和分析。
数据结构排序实验报告
数据结构排序实验报告一、实验目的本次数据结构排序实验的主要目的是深入理解和掌握常见的排序算法,包括冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序和归并排序,并通过实际编程和实验分析,比较它们在不同规模数据下的性能表现,从而为实际应用中选择合适的排序算法提供依据。
二、实验环境本次实验使用的编程语言为 Python 3x,开发环境为 PyCharm。
实验中使用的操作系统为 Windows 10。
三、实验原理1、冒泡排序(Bubble Sort)冒泡排序是一种简单的排序算法。
它重复地走访要排序的数列,一次比较两个数据元素,如果顺序不对则进行交换,并一直重复这样的走访操作,直到没有要交换的数据元素为止。
2、插入排序(Insertion Sort)插入排序是一种简单直观的排序算法。
它的工作原理是通过构建有序序列,对于未排序数据,在已排序序列中从后向前扫描,找到相应位置并插入,直到整个数组有序。
3、选择排序(Selection Sort)首先在未排序序列中找到最小(大)元素,存放到排序序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,然后放到已排序序列的末尾。
以此类推,直到所有元素均排序完毕。
4、快速排序(Quick Sort)通过一趟排序将待排记录分隔成独立的两部分,其中一部分记录的关键字均比另一部分关键字小,则可分别对这两部分记录继续进行排序,以达到整个序列有序。
5、归并排序(Merge Sort)归并排序是建立在归并操作上的一种有效、稳定的排序算法,该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。
将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。
四、实验步骤1、算法实现使用 Python 语言分别实现上述五种排序算法。
为每个算法编写独立的函数,函数输入为待排序的列表,输出为排序后的列表。
2、生成测试数据生成不同规模(例如 100、500、1000、5000、10000 个元素)的随机整数列表作为测试数据。
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数据结构实验报告实验名称:实验四排序学生姓名:班级:班内序号:学号:日期:2012年12月21日1、实验要求题目2使用链表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、冒泡排序3、快速排序4、简单选择排序5、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()函数测试线性表的正确性。
2、程序分析2.1存储结构说明:本程序排序序列的存储由链表来完成。
其存储结构如下图所示。
(1)单链表存储结构:(2)结点结构struct Node{int data;Node * next;};示意图:2.2关键算法分析一:关键算法(一)直接插入排序void LinkSort::InsertSort()直接插入排序是插入排序中最简单的排序方法,其基本思想是:依次将待排序序列中的每一个记录插入到一个已排好的序列中,直到全部记录都排好序。
(1)算法自然语言1.将整个待排序的记录序列划分成有序区和无序区,初始时有序区为待排序记录序列中的第一个记录,无序区包括所有剩余待排序的记录;2.将无须去的第一个记录插入到有序区的合适位置中,从而使无序区减少一个记录,有序区增加一个记录;3.重复执行2,直到无序区中没有记录为止。
(2)源代码void LinkSort::InsertSort() //从第二个元素开始,寻找前面那个比它大的{Node * P = front->next; //要插入的节点的前驱while(P->next){Node * S = front; //用来比较的节点的前驱while(1){CompareCount++;if( P->next->data < S->next->data ) // P的后继比S的后继小则插入{insert(P, S);break;}S = S->next;if(S==P) //若一趟比较结束,且不需要插入{P = P->next;break; }}}}(3)时间和空间复杂度最好情况下,待排序序列为正序,时间复杂度为O(n)。
最坏情况下,待排序序列为逆序,时间复杂度为O(n2)。
直接插入排序只需要一个记录的辅助空间,用来作为待插入记录的暂存单元和查找记录的插入位置过程中的“哨兵”。
直接插入排序是一种稳定的排序方法。
直接插入排序算法简单容易实现,当序列中的记录基本有序或带排序记录较少时,他是最佳的排序方法。
但当待排序的记录个数较多时,大量的比较和移动操作使直接插入排序算法的效率减低。
插入到合适位置(二)冒泡排序void LinkSort::BubbleSort()冒泡排序是交换排序中最简单的排序方法,其基本思想是:两两比较相邻记录的关键码,如果反序则交换,直到没有反序的记录为止。
本程序采用改进的冒泡程序。
(1)算法自然语言1.将整个待排序的记录序列划分成有序区和无序区,初始状态有序区为空,无序区包括所有待排序的记录。
2.对无序区从前向后依次将相邻记录的关键码进行比较,若反序则交换,从而使得关键码小的记录向前移,关键码大的记录向后移(像水中的气泡,体积大的先浮上来)。
3.将最后一次交换的位置pos,做为下一趟无序区的末尾。
4.重复执行2和3,直到无序区中没有反序的记录。
* * (2)源代码void LinkSort::BubbleSort(){Node * P = front->next;while(P->next) //第一趟排序并查找无序范围{CompareCount++;if( P->data > P->next->data)swap(P, P->next);P = P->next;}Node * pos = P;P = front->next;while(pos != front->next){Node * bound = pos;pos = front->next;while(P->next != bound){CompareCount++;if( P->data > P->next->data){swap(P, P->next);pos = P->next;}P = P->next;}P = front->next;}}(3)时间和空间复杂度在最好情况下,待排序记录序列为正序,算法只执行了一趟,进行了n-1次关键码的比较,不需要移动记录,时间复杂度为O(n);在最坏情况下,待排序记录序列为反序,时间复杂度为O(n2),空间复杂度为O(1)。
冒泡排序是一种稳定的排序方法。
反序则交换初始键值序列[50 13 55 97 27 38 49 65]第一趟排序结果[13 50 55 27 38 49 65]97第二趟排序结果[13 50 27 38 49]5565 97第三趟排序结果[13 27 38 49]5055 65 97第四趟排序结果13 27 38 49 50 55 65 97(三)快速排序void LinkSort::Qsort()(1)算法自然语言1.首先选一个轴值(即比较的基准),将待排序记录分割成独立的两部分,左侧记录的关键码均小于或等于轴值,右侧记录的关键码均大于或等于轴值。
2.然后分别对这两部分重复上述过程,直到整个序列有序。
3.整个快速排序的过程递归进行。
(2)源代码void LinkSort::Qsort(){Node * End = front;while(End->next){End = End->next;}Partion(front, End);}void LinkSort::Partion(Node * Start, Node * End){if(Start->next==End || Start==End) //递归返回return ;Node * Mid = Start; //基准值前驱Node * P = Mid->next;while(P!=End && P!=End->next){CompareCount++;if( Mid->next->data > P->next->data ) //元素值小于轴点值,则将该元素插在轴点之前{if( P->next == End ) //若该元素为End,则将其前驱设为EndEnd = P;insert(P, Mid);Mid = Mid->next;}else P = P->next;}Partion(Start, Mid); //递归处理基准值左侧链表Partion(Mid->next, End); //递归处理基准值右侧链表}(3)时间和空间复杂度在最好的情况下,时间复杂度为O(nlog2n)。
在最坏的情况下,时间复杂度为O(n2)。
快速排序是一种不稳定的排序方法。
(四)简单选择排序基本思想为:第i趟排序通过n-i次关键码的比较,在n-i+1(1≤i≤n-1)各记录中选取关键码最小的记录,并和第i个记录交换作为有序序列的第i个记录。
(1)算法自然语言1.将整个记录序列划分为有序区和无序区,初始状态有序区为空,无序区含有待排序的所有记录。
2.在无序区中选取关键码最小的记录,将它与无序区中的第一个记录交换,使得有序区扩展了一个记录,而无序区减少了一个记录。
3.不断重复2,直到无序区之剩下一个记录为止。
(2)源代码void LinkSort::SelectSort(){Node * S = front;while(S->next->next){Node * P = S;Node * Min = P;while(P->next) //查找最小记录的位置{CompareCount++;if(P->next->data < Min->next->data)Min = P;P = P->next;}insert(Min, S);S = S->next;}}(3)时间和空间复杂度简单选择排序最好、最坏和平均的时间复杂度为O(n2)。
简单选择排序是一种不稳定的排序方法。
(五)输出比较结果函数(含计算函数体执行时间代码)(1)算法自然语言1、依次调用直接插入排序、冒泡排序、快速排序、简单选择排序的函数体,进行序列的排序,并输出相应的比较次数、移动次数。
2、获取当前系统时间。
在调用函数之前设定一个调用代码前的时间,在调用函数之后再次设定一个调用代码后的时间,两个时间相减就是代码运行时间。
说明:运用QueryPerformanceFrequency()可获取计时器频率;QueryPerformanceCounter()用于得到高精度计时器的值。
(2)源代码void printResult(LinkSort &a, LinkSort &b, LinkSort &c, LinkSort &d) {_LARGE_INTEGER time_start; //开始时间_LARGE_INTEGER time_over; //结束时间double dqFreq; //计时器频率LARGE_INTEGER f; //计时器频率QueryPerformanceFrequency(&f);dqFreq=(double)f.QuadPart;a.print();double TimeCount;CompareCount = 0; MoveCount = 0; TimeCount = 0;QueryPerformanceCounter(&time_start); //记录起始时间a.InsertSort();QueryPerformanceCounter(&time_over); //记录结束时间TimeCount =((time_over.QuadPart-time_start.QuadPart)/dqFreq)*1000000;cout << "排序结果:"; a.print();cout << "1.插入。
比较次数:" << setw(3) << CompareCount << "; 移动次数:" << setw(3) << MoveCount << "; 时间: " << TimeCount <<"us"<< endl;CompareCount = 0; MoveCount = 0; TimeCount = 0;QueryPerformanceCounter(&time_start); //记录起始时间b.BubbleSort();QueryPerformanceCounter(&time_over); //记录结束时间TimeCount =((time_over.QuadPart-time_start.QuadPart)/dqFreq)*1000000;cout << "2.冒泡。