學院

計算機科學與教育軟件學院

年級、專業、班

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姓名

?

學號

?

實驗課程名稱

數據結構實驗

成績

?

實驗項目名稱

實驗四 排序算法

指導老師

?????

一、實驗目的

掌握線性的定義及基本操作，用鏈表實現：遍歷、查找、插入、刪除、翻轉。

二、使用儀器、器材

微機一臺

操作系統：WinXP

編程軟件：C++

三、實驗內容及原理

用隨機函數生成16個2位正整數（10~99），從復雜度為O(n2) 的插入排序、選擇排序、冒泡（雙向冒泡）和復雜度為O(nlog2n) 的堆排序、快速排序、歸并排序等多種排序算法各選1種實現，輸出排序中間過程、統計關鍵字的比較次數和記錄的移動次數。

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• 實驗過程原始數據記錄

直接插入排序

Main.cpp

#include "stdafx.h"

#include"InsertSort.h"

?

int main()

{

??? int n = 10;

??? RecType R[MAXL];

??? KeyType a[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };

??? CreateList(R, a, n);

??? printf("排序前:"); DispList(R, n);

??? int compare, move;

??? InsertSort(R, n,compare,move);

??? printf("排序后:"); DispList(R, n);

??? printf("\n");

??? printf("關鍵字比較次數:%d \n",compare);

??? printf("記錄的移動次數:%d ",move);

??? return 1;

}

InsertSort.h

?

?

//順序表基本運算算法

#include <stdio.h>

#define MAXL 100????? //最大長度

typedef int KeyType;? //定義關鍵字類型為int

typedef char InfoType;

?

typedef struct

{

??? KeyType key;????? //關鍵字項

??? InfoType data;??????? //其他數據項，類型為InfoType

} RecType;?? ???????????? //查找元素的類型

?

void swap(RecType x, RecType y);?? //x和y交換

void CreateList(RecType R[], KeyType keys[], int n);//創建順序表

void DispList(RecType R[], int n); //輸出順序表

//-------------------------------------------------------------------直接插入排序算法

void InsertSort(RecType R[], int n, int& compare, int& move); //對R[0..n-1]按遞增有序進行直接插入排序

InsertSort.cpp

?

#include"stdafx.h"

#include"InsertSort.h"

void swap(RecType x, RecType y)??? //x和y交換

{

??? RecType tmp = x;

??? x = y; y = tmp;

}

?

void CreateList(RecType R[], KeyType keys[], int n)? //創建順序表

{

??? for (int i = 0; i<n; i++)????????? //R[0..n-1]存放排序記錄

???????? R[i].key = keys[i];

}

void DispList(RecType R[], int n)? //輸出順序表

{

??? for (int i = 0; i<n; i++)

???????? printf("%d ", R[i].key);

??? printf("\n");

}

//-------------------------------------------------------------------直接插入排序算法

void InsertSort(RecType R[], int n, int& compare, int& move) //對R[0..n-1]按遞增有序進行直接插入排序

{

??? int i, j; RecType tmp;

??? compare=0;

??? move = 0;

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

??? {

???????? if (R[i].key<R[i - 1].key) //反序時

???????? {

???????????? compare++;

???????????? tmp = R[i];

???????????? j = i - 1;

???????????? do??????????????????? //找R[i]的插入位置

???????????? {

????????????????? R[j + 1] = R[j];?? ?? //將關鍵字大于R[i].key的記錄后移

????????????????? j--;

????????????????? move++;

???????????? } while (j >= 0 && R[j].key>tmp.key);

???????????? R[j + 1] = tmp;????? ????? //在j+1處插入R[i]

???????? }

???????? printf("? i=%d: ", i); DispList(R, n);

??? }

}

堆排序

Main.cpp

?

//堆排序算法

#include"stdafx.h"

#include "InsertSort.h"

?

?

int main()

{

??? int n = 10;

??? int compare = 0;

??? int move = 0;

??? RecType R[MAXL];

??? KeyType a[] = { 15,18,29,12,35,32,27,23,10,20 };

??? CreateList1(R, a, n);

??? printf("排序前:"); DispList1(R, n);

??? HeapSort(R, n,compare,move);

??? printf("排序后:"); DispList1(R, n);

??? printf("關鍵字比較次數:%d \n",compare);

??? printf("記錄移動次數:%d \n",move);

??? return 1;

}

?

HeapSort.h

?

?

//順序表基本運算算法

#include <stdio.h>

#define MAXL 100????? //最大長度

typedef int KeyType;? //定義關鍵字類型為int

typedef char InfoType;

?

typedef struct

{

??? KeyType key;????? //關鍵字項

??? InfoType data;??????? //其他數據項，類型為InfoType

} RecType;??????????????? //查找元素的類型

?

????????????????????????? //----以下運算針對堆排序的程序

void CreateList1(RecType R[], KeyType keys[], int n); //創建順序表

void DispList1(RecType R[], int n); //輸出順序表

//-------------------------------------------------------------------直接插入排序算法

void sift(RecType R[], int low, int high, int&compare, int& move);

void HeapSort(RecType R[], int n, int &compare, int &move);

?

HeapSort.h

?

#include"stdafx.h"

#include"HeapSort.h"

void CreateList1(RecType R[], KeyType keys[], int n) //創建順序表

{

??? for (int i = 1; i <= n; i++)??????????? //R[1..n]存放排序記錄

???????? R[i].key = keys[i - 1];

}

void DispList1(RecType R[], int n) //輸出順序表

{

??? for (int i = 1; i <= n; i++)

???????? printf("%d ", R[i].key);

??? printf("\n");

}

//-------------------------------------------------------------------直接插入排序算法

void sift(RecType R[], int low, int high,int&compare,int& move)

{

??? int i = low, j = 2 * i;???? ??????????????????? //R[j]是R[i]的左孩子

??? RecType temp = R[i];

??? while (j <= high)

??? {

???????? if (j < high && R[j].key < R[j + 1].key) ?? //若右孩子較大,把j指向右孩子

???????? {

???????????? j++; compare++;

???????? }?? ????????????????????? //變為2i+1

???????? if (temp.key<R[j].key)

???????? {

???????????? R[i] = R[j];????????????? ???? //將R[j]調整到雙親結點位置上

???????????? i = j;??????????????????? ???? //修改i和j值,以便繼續向下篩選

???????????? j = 2 * i;

???????????? compare++;

???????????? move++;

???????? }

???????? else break;???????????????? ?????? //篩選結束

??? }

??? R[i] = temp;//被篩選結點的值放入最終位置

}

?

void HeapSort(RecType R[], int n,int &compare,int &move)

{

??? compare = 0;

??? move = 0;

??? int i;

??? RecType tmp;

??? for (i = n / 2; i >= 1; i--)?? //循環建立初始堆,調用sift算法 n/2 次

???????? sift(R, i, n, compare,move);

??? printf("初始堆:"); DispList1(R, n);

??? for (i = n; i >= 2; i--)?????? //進行n-1趟完成推排序,每一趟堆排序的元素個數減1

??? {

???????? tmp = R[1];?????????? //將最后一個元素與根R[1]交換

???????? R[1] = R[i];

???????? R[i] = tmp;

???????? move+=3;

???????? printf("第%d趟: ", n - i + 1); DispList1(R, n);

???????? sift(R, 1, i - 1, compare,move);??????? //對R[1..i-1]進行篩選,得到i-1個節點的堆

???????? printf("篩選為:"); DispList1(R, n);

??? }

}

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五、實驗結果及分析

1.直接插入排序

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2.堆排序

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