快速排序(实验报告附C++源码)

快速排序

一、问题描述

在操作系统中，我们总是希望以最短的时间处理完所有的任务。但事情总是要一件件地做，任务也要操作系统一件件地处理。当操作系统处理一件任务时，其他待处理的任务就需要等待。虽然所有任务的处理时间不能降低，但我们可以安排它们的处理顺序，将耗时少的任务先处理，耗时多的任务后处理，这样就可以使所有任务等待的时间和最小。

只需要将n 件任务按用时去从小到大排序，就可以得到任务依次的处理

，求让所有任务等顺序。当有 n 件任务同时来临时，每件任务需要用时n

i

待的时间和最小的任务处理顺序。

二、需求分析

1.输入事件件数n，分别随机产生做完n件事所需要的时间；

2.对n件事所需的时间使用快速排序法，进行排序输出。排序时，要求轴

值随机产生。

3.输入输出格式：

输入：

第一行是一个整数n，代表任务的件数。

接下来一行，有n个正整数，代表每件任务所用的时间。

输出：

输出有n行，每行一个正整数，从第一行到最后一行依次代表着操作系统要处理

的任务所用的时间。按此顺序进行，则使得所有任务等待时间最小。

4. 测试数据：

输入

9

5 3 4 2

6 1 5

7 3

输出

1 2 3 3 4 5 5 6 7

三、概要设计

抽象数据类型

因为此题不需要存储复杂的信息，故只需一个整型数组就可以了。

算法的基本思想

对一个给定的进行快速排序，首先需要选择一个轴值，假设输入的数组中有k个小于轴值的数，于是这些数被放在数组最左边的k个位置上，而大于周知的结点被放在数组右边的n-k个位置上。k也是轴值的下标。这样k 把数组分成了两个子数组。分别对两个子数组，进行类似的操作，便能得到正确的排序结果。

程序的流程

输入事件件数n-->随机产生做完没个事件所需时间-->对n个时间进行排序-->输出结果

快速排序方法（因图难画，举一个实例）：

初始状态72 6 57 88 85 42

l r

第一趟循环72 6 57 88 85 42

l r

第一次交换 6 72 57 88 85 42

l r

第二趟循环 6 72 57 88 85 42

r l

第二次交换72 6 57 88 85 42

r l

反转交换 6 72 57 88 85 42

r l

这就是依靠轴值，将数组分成两部分的实例（特殊情况下，可能为一部分，其中42是轴值）。对分成的两部分数组，分别尽心类似的操作，便可得符合要求的结果。

快速排序的函数模块；

void qsort(int* array,int l,int r)

{

if(r<=l)

return;

int pivotIndex=l+rand()%(r-l+1);//随机选定轴值

swap1(array,pivotIndex,r);//将选定的轴值放到每段数组的最后

int k=partition(array,l-1,r,array[r]); //依靠轴值，将数组分//成两部分

swap1(array,k,r);//将轴值放到正确的位置上

qsort(array,l,k-1);//递归调用，对数组左右两部分进行排序

qsort(array,k+1,r);

}

/*将大于轴值的放右边，小于轴值的放左边算法实现*/

int partition(int* array,int l,int r,const int pivot)

{

do{

while(array[++l]

while((r!=0)&&(array[--r]>pivot));

swap1(array,l,r);

}while(l

swap1(array,l,r);

return l;

}

算法的时空分析

快速排序在最差情况下，时间代价为Θ(n2)，但很少出现这种情况。如果快速排序找到了完美的轴值，那么整个算法的时间代价为Θ(n㏒n)。

输入和输出的格式

输入

n= //提示

等待输入

输出

原始序列： //提示

随机产生的n个随机数

结果： //提示

正确的排序结果

四、测试结果

五、实验心得（可选）

这个实验，不难。但是关键在于理解快速排序的那个过程，如何根据轴值将数组分成两部分，然后将轴值放到合适的位置，继续对分成两部分的数组，执行类似的操作。

六、附录（实验源码）

#include

#include

using namespace std;

//产生n个随机数，存储到数组int* crtArray(int& size)

{

int n;

cout << "n="; cin >> n;

//设置随机种子

srand(time(NULL));

int* intArray=new int[n];

size=n;

cout << "原始序列：" << endl; for(int i=0;i

{

intArray[i]=rand()%10;

if(intArray[i]==0)

{

i--;

continue;

}

cout << intArray[i] << " ";

}

cout << endl;

return intArray;

}

//交换数组中的两个值

void swap1(int* array,int& a,int& b) {

int temp=array[a];

array[a]=array[b];

array[b]=temp;

}

//对指定的数组部分进行分割

int partition(int* array,int l,int r,const int pivot)

{

do{

while(array[++l]

while((r!=0)&&(array[--r]>=pivot));

swap1(array,l,r);

}while(l

swap1(array,l,r);

return l;

}

//快速排序的实现部分

void qsort(int* array,int l,int r)

{

if(r<=l)

return;

int pivotIndex=r;

int k=partition(array,l-1,r,array[r]);

swap1(array,k,r);

qsort(array,l,k-1);

qsort(array,k+1,r);

} /*主函数*/

int main()

{

int size;

int* Array;

Array=crtArray(size);

qsort(Array,0,size-1);

cout << "结果：" << endl;

for(int i=0;i

cout << Array[i] << " ";

cout << endl;

return 0;

}