c++数据结构实验链表排序

1．实验要求

i.实验目的:

通过编程，学习、实现、对比各种排序算法，掌握各种排序算法的优劣，以及各种算法使用的情况。

理解算法的主要思想及流程。

ii.实验内容：

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（改进型冒泡排序）

3、快速排序

4、简单选择排序

5、堆排序（小根堆）

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

iii.代码要求：

1、必须要有异常处理，比如删除空链表时需要抛出异常；

2、保持良好的编程的风格：

代码段与段之间要有空行和缩近

标识符名称应该与其代表的意义一致

函数名之前应该添加注释说明该函数的功能

关键代码应说明其功能

3、递归程序注意调用的过程，防止栈溢出

2. 程序分析

通过排序算法将单链表中的数据进行由小至大（正向排序）

2.1 存储结构

单链表存储数据：

struct node

{

i nt data;

n ode *next;

};

单链表定义如下：

class LinkList

{

private :

n ode * front;

public :

L inkList(int a[], int n);

//构造

~LinkList();

v oid insert(node *p, node *s); //插入

……

v oid turn(node*p, node*s); //交换数据

v oid print(); //输出

v oid InsertSort(); //插入排序

v oid BubbleSort(); //pos冒泡

v oid QSort(); //快速排序

v oid SelectSort(); //简单选择排序

n ode* Get(int i); //查找位置为i的结点

v oid sift(int k, int m); //一趟堆排序

v oid LinkList::QSZ(node * b, node *e); //快速排序的递归主体

v oid heapsort(int n); //堆排序算法

};

2.2关键算法分析：

1.直接插入排序：首先将待排序数据建立一个带头结点的单链表。将单链表划分为有序区和无序区，有序区只包含一个元素节点，依次取无序区中的每一个结点，在有序区中查找待插入结点的插入位置，然后把该结点从单链表中删除，再插入到相应位置。

分析上述排序过程，需设一个工作指针p->next在无序区中指向待插入的结点，在找到插入位置后，将结点p->next插在结点s和p之间。

void LinkList::InsertSort() //将第一个元素定为初始有序区元素，由第二个元素开始依次比较

{

L ARGE_INTEGER t1, t2, feq;

Q ueryPerformanceFrequency(&feq); //每秒跳动次数

Q ueryPerformanceCounter(&t1); //测前跳动次数

n ode * p = front->next; //要插入的节点的前驱

w hile (p->next)

{

node * s = front; //充分利用带头结点的单链表

while (1)

{

comparef++;

if (p->next->data next->data) // [P后继]比[S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;

}

}

}

Q ueryPerformanceCounter(&t2); //测后跳动次数

d oubl

e d = ((double)t2.QuadPart - (double)t1.QuadPart) / ((double)feq.QuadPart);//时间差秒

c out << "操作时间为：" <<

d << endl;

}

2.快速排序：

主要通过轴值将数据从两端向中间进行比较，交换以实现排序。

通过递归的调用来实现整个链表数据的排序。

代码中选用了第一个元素作为轴值。

一趟排序的代码：

void LinkList::QSZ(node * b, node *e)

{

i f (b->next == e || b == e) //排序完成

return;

n ode * qianqu = b; //轴点前驱

n ode * p = qianqu->next;

w hile (p != e && p != e->next)

{

comparef++;

if (qianqu->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 == e) //若该元素为e，则将其前驱设为e

e = p;

insert(p, qianqu);

qianqu = qianqu->next;

}

else p = p->next;

}

Q SZ(b, qianqu); //继续处理轴点左侧链表

Q SZ(qianqu->next, e); //继续处理轴点右侧链表

}

整个快速排序的实现:

void LinkList::QSort()

{

L ARGE_INTEGER t1, t2, feq;

Q ueryPerformanceFrequency(&feq); //每秒跳动次数

Q ueryPerformanceCounter(&t1); //测前跳动次数

n ode * e = front;