数据结构_各种内排序性能比较_课程设计报告纯代码版

数据结构课程设计报告

题目：各种内排序性能的比较

学生姓名：

学号：

班级：

指导教师：

2012-6-10

实现部分

各个核心算法的代码：

#include

#include

using namespace std;

const int M=100;

int compareN=0,changeN=0; //快速排序中元素比较的次数和交换的次数

int compareN1=0,changeN1=0,K=0; //合并排序中元素比较的次数和交换的次数

void display(int r[], int n)

{

for(int i=0;i

{

cout.width(4);

cout<

}

cout<

}

void insertsort(int r[],int n) //直接插入法排序

//待排序元素用一个数组r表示，数组有n个元素

{

int a=0,b=0,k=1;//a表示元素比较的次数，b表示元素交换的次数,k 表示趟数

cout<<"插入排序的每一次的结果如下："<

cout<<"初始状态:";

display(r,n);

for(int i=1;i

{

int temp=r[i]; //把待排序元素赋给temp

int j=i-1;

while((j>=0)&&(temp

{

a++;

r[j+1]=r[j];j--; //顺序比较和移动

}

a++;

r[j+1]=temp;

b++;

cout<<"第"<

k++;

display(r,n);

}

cout<<"\t\t\t\t -->元素比较次数为

"<

cout<<"\t\t\t\t -->元素交换次数为"<

}

void bubblesort(int r[],int n) //冒泡排序

{

int a=0,b=0,k=1,flag=1; //当flag=0时停止排序(flag用于判断元素是否进行过交换)

cout<<"冒泡排序的每一次的结果如下："<

cout<<"初始状态:";

display(r,n);

for(int i=1;i

{

flag=0; //开始时元素未交换

for(int j=n-1;j>=i;j--)

{

a++;

if(r[j]

{

//发生逆序

int t=r[j];

r[j]=r[j-1]; //元素后移

r[j-1]=t;flag=1; //交换，并标记发生了交换

b++;

}

flag=1;

if(flag==0)break;

}

cout<<"第"<

k++;

display(r,n);

}

cout<<"\t\t\t\t -->元素比较次数为"<

cout<<"\t\t\t\t -->元素交换次数为"<

}

void selectsort(int r[],int n)//直接选择排序

{

int i,j,m,t,a=0,b=0,k=1;

cout<<"选择排序的每一次的结果如下："<

cout<<"初始状态:";

display(r,n);

for(i=0;i

{

m=i;

for(j=i+1;j

if(r[j]

{

a++;

m=j;

}

if(m!=i) //找到最小的后与前面的交换，以此类推

{

t=r[i];

r[i]=r[m];

r[m]=t;

b++;

}

cout<<"第"<

k++;

display(r,n);

}

cout<<"\t\t\t\t -->元素比较次数为"<

cout<<"\t\t\t\t -->元素交换次数为"<

}

//递归形式的快速排序

void quicksort(int r[],int left,int right,int n)//快速排序,递归调用，使用全局变量，结果在main函数中实现

{

int i=left,j=right,k=1;

int temp=r[i];

while(i

{

while((r[j]>temp)&&(j>i))//同时满足两个条件时才会执行j--,即向前移动j,并且如果没有发现r[j]中没有比temp小的则当i=j时停止{

compareN++; //compareN用于快速排序中计算元素比较的次数

j=j-1;

}

if(j>i) //r[j]中存在比temp小的值

{

r[i]=r[j];

i=i+1;

changeN++; //changeN用于快速排序中计算元素交换的次数

cout<<"第"<

K++;

display(r,n);

}

while((r[j]<=temp)&&(j>i))

{

compareN++;

i=i+1;

}

if(i

{

changeN++;

r[j]=r[i];

j=j-1;

}

}

r[i]=temp; //一次划分得到基准值的正确位置

if(left

quicksort(r,left,i-1,n); //递归调用左子区间

if(i+1

quicksort(r,i+1,right,n); //递归调用右子区间

}

//合并排序

void merge( int r[],int a[],int s,int m,int t)//将两个子区间人r[s]~r[m]和r[m+1]~r[t]合并，结果存入a

{

int i,j,temp;

i=s;

j=m+1;

while((i<=m)&&(j<=t))

{

compareN1++;

if(r[i]>=r[j])

{

changeN1++;

temp=r[j];

for(int k=j-1;k>=i;k--)

{

r[k+1]=r[k];

}

r[i]=temp;

j++;

}

else

{

i++;

}

}

for(int l=s;l<=t;l++)

a[l]=r[l];

}

void mergepass(int r[],int a[],int n,int c)

//对r数组做一趟归并，结果存入a数组中，n为元素个数，c为区间长度

{

int i,j;

i=0;

while(i+2*c-1<=n-1)

{ //长度均为c的两个区间合并成一个区间

merge(r,a,i,i+c-1,i+2*c-1);

i+=2*c;

}

if(i+c-1

merge(r,a,i,i+c-1,n-1);

else //仅剩一个区间时直接复制到a 中

for(j=i;j<=n-1;j++)

a[j]=r[j];

}

void mergesort(int r[],int n) //二路归并

{

int c=1,i=0,k=1;

int a[M];

cout<<"二路归并排序的每一次的结果如下："<

cout<<"初始状态:";

display(r,n);

while(c

{

mergepass(r,a,n,c); //一次合并，结果存入a中

i=i+1;

cout<<"第"<

k++;

display(r,n);

c*=2;

mergepass(a,r,n,c); //再次合并，结果存入r中

i=i+1;

cout<<"第"<

k++;

display(r,n);

c*=2;

}

}

void menu()

{

cout<<"

"<

cout<<" 各种内排序性能比较"<

cout<<" ----------------------------- "<

cout<<"

"<

cout<<" 1. 插入法"<

cout<<" 2. 冒泡法"<

cout<<" 3. 选择法"<

cout<<" 4. 快速法"<

cout<<" 5. 合并法"<

cout<<" 0. 退出"<

cout<<" ------------------------------ "<

cout<<"请选择您要排序的方法: ";

}

int main()

{

int k; //K表示排序的元素个数int *R1 =new int [20]; //因为是地址传递，所以要用到两个数组

int *R2=new int [20];

cout<<"系统将随机产生数组元素请输入要产生的元素个数K: ";

cin>>k;

cout<

cout<<"以下是随机生成的数组:"<

for(int i=0;i

{

R2[i]=rand()%100;

}

display(R2,k);

do

{

for(int i=0;i

R1[i]=R2[i];

menu();

int select;

cin>>select;

switch (select)

{

case 0:

delete [] R1;

delete [] R2;

exit(0);

case 1:

insertsort(R1,k); //插入排序

break;

case 2:

bubblesort(R1,k); //冒泡排序

break;

case 3:

selectsort(R1,k); //选择排序

break;

case 4:

{

cout<<"快速排序的每一次的结果如下："<

if(compareN!=0)

compareN=0;

if(changeN!=0)

changeN=0;

quicksort(R1,0,k-1,k); //快速排序

cout<<"\t\t\t\t -->元素比较次数为"<

cout<<"\t\t\t\t -->元素

交换次数为"<

break;

}

case 5:

{

if(compareN1!=0)

compareN1=0;

if(changeN1!=0)

changeN1=0;

mergesort(R1,k); //合并排序

cout<<"\t\t\t\t -->元素比较次数为"<

cout<<"\t\t\t\t -->元素交换次数为"<

break;

}

default:

{

cout<<"输入错误!请重新输入...."<

break;

}

}

}while(1);

return 0;

}

程序测试

程序运行的主界面（数组下标以及数组中的各个元素均由随机函数产生）①插入法

各算法运行界面

②冒泡法

③选择法

④快速法

⑤合并法

总结

这次课程设计虽然做得很辛苦，但很有成就感；当看到自己的程序完成运行成功，那种感觉比什么都爽，可能那就是成

就感吧，呵呵。

这次课程设计是用C++和数据结构的方法做的，一开始感觉很难，无从下手。但后来只要先把各种功能算法设计好，想

好它要怎样去实现，如可用函数去实现这个算法，而不是急于

去乱动手做，那样只会浪费更多的时间。再者是多找找资料，

多问问厉害的同学，这样你会无意间学到许多新鲜的东西哦。

课程设计评分表

学生姓名：班级：学号：课程设计题目：