(完整版)数据结构课程设计报告

数据结构课程设计报告一．前沿：排序是数据结构中的一块难点，也是重点。

熟练的掌握各种各样的排序算法是对每个编程人员的基本的要求。

历年的考研还是期末考中，排序都占了比较大的比重。

二．程序实现的功能：本程序采用了各种不同的方法对同一个输入进行排序，且每一个元素其本身亦是一个结构体，又可以进行扩充，使其可以存储其他的相关的信息。

在此我仅仅举了结构体本身只有一个元素的情况。

a)采用的数据类型：为了讨论的方便，本程序采用了复合型的结构体类型，且才用了静态线性表的形式，不能进行扩充，一旦空间开辟，就不能在扩充（注意）。

具体如下：typedef struct{ //每个元素的类型定义，为了讨论的方便本程序采用了单关键字；int key; //但可以根据需要扩充，每个关键字令其为整型的；}redtype;typedef struct{ //开辟的数组，以上述类型的元素组成；redtype *r; //存入要输入的元素的数组；int length; //数组的长度，shellsort中要用到；}sqlist;四．对部分头文件和函数的说明：<conio.h>：改头文件主要用来实现清屏，使得出的结果更清晰明白。

“shellsort(sqlist l,int d)”：该函数主要实现希尔排序，使无序的数据排列成有序的序列“quicksort(sqlist l,int low,int high)”：该函数实现的功能同上，只是原理不同“heapadjust(sqlist l,int s,int m)”：该函数实现调整无序的数据序列使其成为大顶堆，即树型结构的最上面是值最大的，这样进过一次的调整便得到了值最大的元素，即可进过多次的排序使一个无序的序列又序。

“heapsort(sqlist l)”：该函数实现建立堆的过程。

在其中间调用heapadjust实现最终建立大顶的任务。

“oesort(sqlist l,int n)”：该函数进行奇偶排序将无序的数据排成有序的。

五．核心程序算法：void shellsort(sqlist& l,int d){//采用希尔排序，本程序中的l.r[0].key使暂存单元，非哨兵。

d=l.length/2;while(d>0){for(i=d+1;i<=l.length;++i)if(l.r[i].key<l.r[i-d].key){l.r[0]=l.r[i];for(j=i-d;j>0&&l.r[0].key<l.r[j].key;j-=d)l.r[j+d]=l.r[j];l.r[j+d]=l.r[0];}d=d/2;}基本思想：先取一个小于n的整数d1作为第一个增量，把文件的全部记录分成d1个组。

所有距离为dl的倍数的记录放在同一个组中。

先在各组内进行直接插人排序；然后，取第二个增量d2<d1重复上述的分组和排序，直至所取的增量dt=1(dt<dt-l<…<d2<d1)，即所有记录放在同一组中进行直接插入排序为止。

该方法实质上是一种分组插入方法void quicksort(sqlist& l,int low,int high){//快速排序if(low<high) );//对r[low..high]进行一次快速排序{i=low;j=high;l.r[0]=l.r[i];do{while(i<j&&l.r[j].key>l.r[0].key)--j;if(i<j){l.r[i]=l.r[j];++i;}while(i<j&&l.r[i].key<=l.r[0].key)++i;if(i<j){l.r[j]=l.r[i];--j;}}while(i!=j);l.r[i]=l.r[0];quicksort(l,low,i-1); 对r[low..i-1]进行快速排序quicksort(l,i+1,high); 对r[I+1.high]进行快速排序基本思想设当前待排序的无序区为r[low..high]，利用分治法可将快速排序的基本思想描述为：①分解：在r[low..high]中任选一个记录作为基准(Pivot)，以此基准将当前无序区划分为左、右两个较小的子区间r[low..pivotpos-1]和r[pivotpos+1..high]，并使左边子区间中所有记录的关键字均小于等于基准记录(不妨记为pivot)的关键字pivot.key，右边的子区间中所有记录的关键字均大于等于pivot.key，而基准记录pivot则位于正确的位置(pivotpos)上，它无须参加后续的排序。

注意：划分的关键是要求出基准记录所在的位置pivotpos。

划分的结果可以简单地表示为(注pivot=r[pivotpos])r[low..pivotpos-1].keys≤r[pivotpos].key≤r[pivotpos+1..hi gh].keys 其中low≤pivotpos≤high。

②求解：通过递归调用快速排序对左、右子区间R[low..pivotpos-1]和r[pivotpos+1..high]快速排序。

③组合：因为当"求解"步骤中的两个递归调用结束时，其左、右两个子区间已有序。

对快速排序而言，"组合"步骤无须做什么，可看作是空操作。

void heapadjust(sqlist &l,int s,int m){// /筛选法调整堆，使其成为大顶堆rc=l.r[s].key;for(j=2*s;j<=m;j*=2){if(j<m&&l.r[j].key<l.r[j+1].key)j++;if(rc>l.r[j].key)break;l.r[s].key=l.r[j].key;s=j;}l.r[s].key=rc;}void heapsort(sqlist &l){//建堆的过程for(i=l.length/2;i>0;i--)heapadjust(l,i,l.length);for(i=l.length;i>1;i--){t=l.r[1].key,l.r[1].key=l.r[i].key,l.r[i].key=t;heapadjust(l,1,i-1);}}基本思想：堆排序利用了大根堆堆顶记录的关键字最大这一特征，使得在当前无序区中选取最大关键字的记录变得简单。

先将初始文件R[1..n]建成一个大根堆，此堆为初始的无序区。

再将关键字最大的记录R[1](即堆顶)和无序区的最后一个记录r[n]交换，由此得到新的无序区r[1..n-1]和有序区r[n]，且满足r[1..n-1].keys≤r[n].key。

由于交换后新的根R[1]可能违反堆性质，故应将当前无序区r[1..n-1]调整为堆。

然后再次将r[1..n-1]中关键字最大的记录r[1]和该区间的最后一个记录R[n-1]交换，由此得到新的无序区r[1..n-2]和有序区r[n-1..n]，且仍满足关系r[1..n-2].keys≤r[n-1..n].keys，同样要将r[1..n-2]调整为堆。

直到无序区只有一个元素为止。

void oesort(sqlist& l,int n){//奇偶交换排序change=1;标志变量，若其为零，即两次更替的交换中都没有交换数据，即排序结束while(change){change=0;for(i=1;i<n;i+=2)//堆奇数进行一趟排序if(l.r[i].key>l.r[i+1].key){t=l.r[i].key,l.r[i].key=l.r[i+1].key,l.r[i+1].key=t;change=1;}for(i=2;i<n;i+=2)//堆偶数进行一趟排序if(l.r[i].key>l.r[i+1].key){t=l.r[i].key,l.r[i].key=l.r[i+1].key,l.r[i+1].key=t;change=1;}}}算法过程：①第一趟对序列中的所有奇数项i扫描，②第二趟对序列中的所有偶数项i扫描。

若ri] > r[i+1]，则交换它们。

③第三趟有对所有的奇数项，第四趟对所有的偶数项，……④如此反复，直到整个序列全部排好序为止。

五．源程序：#include "stdio.h"#include "malloc.h"#include "conio.h"#define maxsize 5typedef struct{int key;}redtype;typedef struct{redtype *r;int length;}sqlist;void shellsort(sqlist l,int d){int i,j;d=l.length/2;while(d>0){for(i=d+1;i<=l.length;++i)if(l.r[i].key<l.r[i-d].key){l.r[0]=l.r[i];for(j=i-d;j>0&&l.r[0].key<l.r[j].key;j-=d) l.r[j+d]=l.r[j];l.r[j+d]=l.r[0];}d=d/2;}}void quicksort(sqlist l,int low,int high) {int i,j;if(low<high){i=low;j=high;l.r[0]=l.r[i];do{while(i<j&&l.r[j].key>l.r[0].key) --j;if(i<j){l.r[i]=l.r[j];++i;}while(i<j&&l.r[i].key<=l.r[0].key) ++i;if(i<j){l.r[j]=l.r[i];--j;}}while(i!=j);l.r[i]=l.r[0];quicksort(l,low,i-1);quicksort(l,i+1,high);}}void heapadjust(sqlist l,int s,int m) {int rc,j;rc=l.r[s].key;for(j=2*s;j<=m;j*=2){if(j<m&&l.r[j].key<l.r[j+1].key) j++;if(rc>l.r[j].key)break;l.r[s].key=l.r[j].key;s=j;}l.r[s].key=rc;};void heapsort(sqlist l){int i,t;for(i=l.length/2;i>0;i--)heapadjust(l,i,l.length);for(i=l.length;i>1;i--){t=l.r[1].key,l.r[1].key=l.r[i].key,l.r[i].key=t; heapadjust(l,1,i-1);}}void oesort(sqlist l,int n){int t,i,change;change=1;while(change){change=0;for(i=1;i<n;i+=2)if(l.r[i].key>l.r[i+1].key){t=l.r[i].key,l.r[i].key=l.r[i+1].key,l.r[i+1].key=t; change=1;}for(i=2;i<n;i+=2)if(l.r[i].key>l.r[i+1].key){t=l.r[i].key,l.r[i].key=l.r[i+1].key,l.r[i+1].key=t; change=1;}}}main(){int i,j,low,high,a[maxsize+1];char ch;sqlist l;clrscr();l.r=(redtype *)malloc(maxsize*sizeof(int));if(!l.r)printf("overflow");l.length=0;printf("\n\nplease input five elements:\n\n"); for(i=1;i<maxsize+1;i++){scanf("%d",&a[i]);l.length++;}getchar();do{for(j=1,i=1;j<maxsize+1;i++,j++)l.r[i].key=a[j];printf("\n\nWelcome to use PanWeiFeng's KeChenSheJi\n\n"); printf("s:shellsort\tq:quicksort\n\n");printf("h:heapsort\te:oesort\n\n");printf("o:quit\n\n");printf("please input the way:");ch=getchar();clrscr();printf("\n\nthe orignal array:");for(i=1;i<maxsize+1;i++)printf("%d ",l.r[i].key);printf("\n\n");/*printf("please input the way:");ch=getchar();*/getchar();switch(ch){case 's':shellsort(l,l.length);printf("\n\nthe odered arry:"); for(i=1;i<maxsize+1;i++)printf("%d ",l.r[i].key);printf("\n\n");break;case 'q':low=1;high=l.length;quicksort(l,low,high);printf("\n\nthe odered arry:"); for(i=1;i<maxsize+1;i++)printf("%d ",l.r[i].key);printf("\n\n");break;case 'h':heapsort(l);printf("\n\nthe odered arry:"); for(i=1;i<maxsize+1;i++)printf("%d ",l.r[i].key);printf("\n\n");break;case 'e':oesort(l,l.length);printf("\n\nthe odered arry:");for(i=1;i<maxsize+1;i++)printf("%d ",l.r[i].key);printf("\n\n");break;case 'o':exit(0);default:printf("\n\nerror!write again!\n");}}while(1);}六．程序运行结果：当你编译连接通过后，运行。