各种内排序算法的实现及性能的比较

实验报告

（2015/2016学年第2学期）

课程名称数据结构A

实验名称各种内排序算法的实现及性能的比较

实验时间2016 年 6 月20 日

指导单位计算机科学与技术系

指导教师骆健

学生姓名班级学号

学院(系) 管理学院专业信息管理与信息系统

一、问题陈述

（1）验证教材的各种内排序算法

（2）分析各种内排序算法的时间复杂度

（3）改进教材中的快速排序法，使得当子集和小于10个元素时改用直接插入排序

（4）使用随机数发生器产生大数据集合，运行上述各排序算法，使系统时钟测量个算法所需的实际时间，并进行比较。系统

时钟包含在头文件“time.h”中。

二、概要设计

Main.cpp调用Menu.h ，为主程序。Menu.h主菜单

Selectsort.h简单选择排序

Insertsort.h直接插入排序

Bubblesort.h冒泡排序

Quicksort.h快速排序

Mergesort.h合并排序

三、详细设计

①简单选择排序：将初始序列（A[0]~A[n-1]）作为待排序序列，第一趟在待排序序列（A[0]~A[n-1]）中找最小元素，与该序列中第一个元素A[0]交换，这样子序列（A[0]）有序，下一趟排序在带牌子序列（A[1]~A[n-1]）中进行。第i趟排序子序列（A[i-1]~A[n-1]）中进行。经过n-1趟排序后使得初始序列有序。

程序流程图：

②直接插入排序：一个元素插入到有序表中，首先将其存入临时变量temp，然后从后往前查找插入位置。当temp小于表中元素时，就将该元素后移一个位置，继续比较、移动，直到temp大于等于表中元素或者到了有序表的第一个元素结束，这时就可将temp存入刚后移

的元素的位置了。

程序流程图：

③冒泡排序：第一趟在序列（A[0]~A[n-1]）中从前往后进行两个相邻元素的比较，若后者小，则交换，比较n-1次；第一趟排序结束，最大元素被交换到A[n-1]中（即沉底）下一趟排序只需在子序列（A[0]~A[n-2]）中进行；如果在某一趟排序中未进行交换元素，说明子序列已经有序，则不再进行下一趟排序。

程序流程图：

④快速排序：取第一个元素作为分割元素，初始化i=left,j=right+1,i 从左往右寻找第一个大于等于分割元素的元素，j从右往左找第一个小于等于分割元素的元素并交换，i和j继续移动，重复上述步骤，直到当i>=j时将j与第一个元素交换。

程序流程图：

⑤两路合并排序：将有n 个元素的序列看成是n个长度为1的有序子序列，然后两两合并子序列，得到[n/2]个长度为2或1的有序子序列，再两两合并…直到得到一个长度为n的有序序列时结束。

程序流程图：

四、程序代码

selectsort.h

#include //简单选择排序template

void SelectSort(T A[], int n)

{

int small;

for (int i=0; i

small=i;

for(int j=i+1;j

if(A[j]

Swap(A[i],A[small]);

}

}

Insertsort.h

#include //直接插入排序template

void InsertSort(T A[], int n)

{

for(int i=1; i

int j=i;

T temp=A[i];

while(j>0&&temp

A[j]=A[j-1];j--;

}

A[j]=temp;

}

}/*ok!*/

Bubblesort.h

#include

template

void BubbleSort(T A[], int n)

{

int i,j,last;

i=n-1;

while(i>0){

last=0;

for(j=0;j

if(A[j+1]

Swap(A[j],A[j+1]);

last=j;

}

i=last;

}

}

Quicksort.h

#include

//改进的快速排序

template

void quick(T A[],int n)

{

int *a;

int top=0,right,left,j;

a=new int[n];

if(a==NULL) return;

a[top++]=0;

a[top++]=n-1;

//lc

for(j=0;a[j]!=NULL;j++)

{

left=a[j++];

right=a[j];

if(left>right)

Swap(left,right);

if(right-left<15)

InsertSortExt(A,left,right);

else

{

a[top++]=left;

a[top++]=QuickSort(A,left,right)-1;

a[top++]=a[top-2]+2;

a[top++]=right;

}

}

}

template

int QuickSort(T A[],int left,int right)

{

int i,j;

if(left

i=left;j=right+1;

do{

do i++;while(A[i]

do j--;while(A[j]>A[left]);

if(i

}while(i

Swap(A[left],A[j]);

return j;

}

return 0;

}

template