快速排序算法设计

快速排序算法设计(10003809386j) 一实验目的

使学生掌握常用内部排序的基本概念和基本方法

使学生掌握常用内部排序方法的性能评价；

使学生掌握排序方法在实际问题中的应用；

二实验环境

所需硬件环境为微机；

所需软件环境为Microsoft Visual C++ 6.0；

三实验内容

此部分仅用写出要求的实验代码,并加上必要的注释

#include

#define LIST_INIT_SIZE 100

#define LISTINCREMENT 10

#define OVERFLOW -2

#define OK 1

#define FAILURE 0

#define TRUE 1

#define FALSE 0

#define ERROR -1

typedef int ElemType;

typedef int Status;

void PrintElem(ElemType *e){

printf("%5d",*e);}

#include

#include "ElemType.c"

int p[6];//记录比较次数

int q[6];//记录移动次数

void InsertSort(int *L,int n)// 直接插入排序{ int i,j;

for(i=2;i<=n;i++)

{if(L[i]

{L[0]=L[i];

L[i]=L[i-1];

for(j=i-2;L[0]

{ L[j+1]=L[j];p[0]++;q[0]++;}

L[j+1]=L[0];q[0]+=3;}

p[0]++;}}

void ShellInsert(int *L,int n,int dk)// 希尔排序{ int i,j;

for(i=dk+1;i<=n;i++)

{if(L[i]

{L[0]=L[i];

for(j=i-dk;j>0&&L[0]

{L[j+dk]=L[j];p[1]++;q[1]++;}

L[j+dk]=L[0];q[1]+=2;}

p[1]++; }}

void ShellSort(int *L,int n) // 希尔排序

{ int dalt[6]={13,11,7,5,3,1};

int i;

for(i=0;i<6;i++)

ShellInsert(L,n,dalt[i]);}

void buddlesort(int *L,int n)// 冒泡排序

{ int i,j,k,m;

for(i=n,k=1;i>1&&k;i--)

{ k=0;

for(j=1;j

{if(L[j]>L[j+1])

{ m=L[j];L[j]=L[j+1];

L[j+1]=m;k=1;q[2]+=3;}

p[2]++; }}}

int Partition(int *L,int low,int high)

{ int k;

L[0]=L[low];

k=L[low];

while(low

{ while(low=k) {high--;p[3]++;}

L[low]=L[high];

while(low

p[3]+=2;q[3]+=2; }

L[low]=L[0];

q[3]+=3;

return low;}

void QSort(int *L,int low,int high)

{ int k;

if(low

{ k=Partition(L,low,high);

QSort(L,low,k-1);

QSort(L,k+1,high); } }

void QuikSort(int *L,int n)// 快速排序

{ QSort(L,1,n); }

void HeapAdjust(int *L,int s,int m)// 堆排序

{ int j,t;

t=L[s];

for(j=2*s;j<=m;j*=2)

{if(j

{j++;p[4]++;}

if(t>=L[j]) break;

p[4]+=2;q[4]++;

L[s]=L[j];s=j;}

L[s]=t;q[4]+=2;}

void HeapSort(int *L,int n) // 堆排序

{ int i,t;

for(i=n/2;i>0;i--)

HeapAdjust(L,i,n);

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

{t=L[1];L[1]=L[i];L[i]=t;q[4]+=3;

HeapAdjust(L,1,i-1); }}

void Merge(int *SR,int *TR,int i,int m,int n) { int j,k,t;

for(j=m+1,k=i;i<=m&&j<=n;++k)

{ if(SR[i]

{TR[k]=SR[i];

i++;}

else

{TR[k]=SR[j];

j++;}

q[5]++;p[5]++;}

if(i<=m)

for(t=i;t<=m;t++)

{ TR[k]=SR[t];q[5]++;

k++;}

if(j<=n)

for(t=j;t<=n;t++)

{ TR[k]=SR[t];q[5]++;

k++;}}

void MSort(int *SR,int *TR1,int s,int t)

{ int *TR2=(int *)malloc(sizeof(int)*t);

int m;

if(s==t)

{TR1[s]=SR[s];q[5]++;}

else

{ m=(s+t)/2;

MSort(SR,TR2,s,m);

MSort(SR,TR2,m+1,t);

Merge(TR2,TR1,s,m,t);}}

void MergeSort(int *L,int n)// .归并排序

{MSort(L,L,1,n); }

int main(){ //主函数1

int k,i,a[10]={5,8,1,11,23,41,16,44,14,9};

int L[101];

printf("原数字排列为：");

for(i=0;i<10;i++)

L[i+1]=a[i];

for(i=0;i<10;i++)

printf("%d,",L[i+1]);

printf("\n-------------主菜单-------------\n"); printf("1.直接插入排序\n");

printf("2.希尔排序\n");

printf("3.冒泡排序\n");

printf("4.快速排序\n");

printf("5.堆排序\n");

printf("6.归并排序\n");

printf("7.退出\n");

printf("--------------------------------\n");

while(1)

{ printf("请选择选项：");

scanf("%d",&k);

switch(k)

{ case 1:printf("使用直接排序方法得到的结果是：\n");

InsertSort(L,10);for(i=0;i<10;i++) printf("%d,",L[i+1]); printf("\n");break;

case 2:for(i=0;i<10;i++) L[i+1]=a[i];printf("使用希尔排序方法得到的结果是：\n");

ShellSort(L,10);for(i=0;i<10;i++) printf("%d,",L[i+1]); printf("\n");break;

case 3:for(i=0;i<10;i++) L[i+1]=a[i];printf("使用冒泡排序方法得到的结果是：\n");

buddlesort(L,10);for(i=0;i<10;i++) printf("%d,",L[i+1]); printf("\n");break;

case 4:for(i=0;i<10;i++) L[i+1]=a[i];printf("使用快速排序方法得到的结果是：\n");

QuikSort(L,10);for(i=0;i<10;i++) printf("%d,",L[i+1]); printf("\n");break;

case 5:for(i=0;i<10;i++) L[i+1]=a[i];printf("使用堆排序方法得到的结果是：\n");

HeapSort(L,10);for(i=0;i<10;i++)

printf("%d,",L[i+1]);printf("\n");break;

case 6:for(i=0;i<10;i++) L[i+1]=a[i];printf("使用归并排序方法得到的结果是：\n");

MergeSort(L,10);for(i=0;i<10;i++)

printf("%d,",L[i+1]);printf("\n");break;

case 7:printf("已退出！");exit(0);break;

default:printf("\nInput error!"); }}

return 0; }

#include//主函数2

#include

#include "Sort.c"

int main(){

int L[101],i,k;

for(i=0;i<100;i++)

L[i+1]=100 + rand() % (1000 - 100) ;

printf("\n-------------主菜单-------------\n");

printf("1.直接插入排序\n");

printf("2.希尔排序\n");

printf("3.冒泡排序\n");

printf("4.快速排序\n");

printf("5.堆排序\n");

printf("6.归并排序\n");

printf("7.退出\n");

printf("--------------------------------\n");

while(1)

{ printf("请选择选项：");

scanf("%d",&k);

switch(k)

{case 1:InsertSort(L,100);printf("1.直接插入排序的比较次数和移动次数分别为：%d,%d\n",p[0],q[0]);break;

case 2:for(i=0;i<100;i++)L[i+1]=100 + rand() % (1000 - 100) ;ShellSort(L,100);

printf("2.希尔排序的比较次数和移动次数分别为：%d,%d\n",p[1],q[1]);break;

case 3:for(i=0;i<100;i++)L[i+1]=100 + rand() % (1000 - 100) ;buddlesort(L,100);

printf("3.冒泡排序的比较次数和移动次数分别为：%d,%d\n",p[2],q[2]);break;

case 4:for(i=0;i<100;i++)L[i+1]=100 + rand() % (1000 - 100) ;QuikSort(L,100);

printf("4.快速排序的比较次数和移动次数分别为：%d,%d\n",p[3],q[3]);break;

case 5:for(i=0;i<100;i++)L[i+1]=100 + rand() % (1000 - 100) ;HeapSort(L,100);

printf("5.堆排序的比较次数和移动次数分别为：%d,%d\n",p[4],q[4]);break;

case 6:for(i=0;i<100;i++)L[i+1]=100 + rand() % (1000 - 100) ;MergeSort(L,100);

printf("6.归并排序的比较次数和移动次数分别为：%d,%d\n",p[5],q[5]);break;

case 7:printf("已退出！");exit(0);break;

default:printf("\nInput error!"); }}

return 0; }

四实验分析及问题思考

1.分析和总结各种内部排序方法的优缺点；

直接插入排序

优点:移动元素次数少，只需要一个辅助空间

缺点：效率不高

冒泡排序

优点：比较简单，空间复杂度较低，是稳定的

缺点：时间复杂度太高，效率不好

简单选择排序

优点：所需移动记录的次数比较少，最好情况下，即待排序记录初始状态就已经是正序排列了，则不需要移动记录

缺点：简单选择排序是不稳定排序

快速排序

优点：极快，数据移动少

缺点：不稳定

希尔排序

优点：快，数据移动少

缺点：不稳定，d的取值是多少，应取多少个不同的值，都无法确切知道，只能凭经验来取

归并排序

优点：归并排序是稳定的排序方法

缺点：需要一个与原始序列同样大小的辅助序列

堆排序

优点：在最坏情况下时间复杂度也为O(nlogn)，并且它仅需一个记录大小供交换用的辅助存储空间

缺点：记录数较少时不提倡使用

基数排序

优点：基数排序法的效率高于其它的比较性排序法，稳定的排序

快速排序算法设计(10003809386j) 实验自评检查表

实验内容自评结果（在对应格内打√）

不熟练一般比较熟练熟练

简单排序方法直接插入排序√起泡排序√简单选择排序√

先进排序方法快速排序√希尔排序√归并排序√

实验的心得体会

通过这次实验，我更加清楚地了解了各个算法的实现过程，学会应用随机数表，而且自己体会到了各个算法的时间复杂度。还了解了哨兵的实际作用，以后要在程序的精巧方面多多努力，还应该多看一些精巧的算法。