数据结构实验八 快速排序实验报告.doc

数据结构实验课程最终报告题 目：实验八快速排序专业班级：计算机科学与技术姓 名：XXX学 号：指导老师： 李晓鸿完成日期：2015.01.06一、 需求分析背景排序是计算机内经常进行的一种操作，其目的是将一组“无序”的记录序列调整为“有序”的记录序列。假设含n个记录的序列为 R1, R2, ， Rn 其相应的关键字序列为 K1, K2, ，Kn 这些关键字相互之间可以进行比较，即在它们之间存在着这样一个关系 ： Kp1Kp2Kpn按此固有关系将上式记录序列重新排列为 Rp1, Rp2, ，Rpn 的操作称作排序。排序算法是计算机科学中最重要的研究问题之一。对于排序的研究既有理论上的重要意义，又有实际应用价值。它在计算机图形、计算机辅助设计、机器人、模式识别、及统计学等领域具有广泛应用。 常见的排序算法有起泡排序、直接插入排序、简单选择排序、快速排序、堆排序等。例1：有时候应用程序本身就需要对信息进行排序。为了准备客户账目，银行需要根据支票的号码对支票排序；例2：在一个绘制互相重叠的图形对象的程序中，可能需要根据一个“在上方”关系将各对象排序，以便自下而上地绘出对象。例3：在一个由n个数构成的集合上，求集合中第i小/大的数。例4：对一个含有n个元数的集合，求解中位数、k分位数。1. 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顺序。当有 n 件任务同时来临时，每件任务需要用时ni，求让所有任务等待的时间和最小的任务处理顺序。2. 程序要求实现的功能当有 n 件任务同时来临时，每件任务需要用时ni，求出让所有任务等待的时间和最小的任务处理顺序。3. 输入输出要求a) 输入要求：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。b) 输出要求：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1. 输入：请输入任务件数：-1输出： 输入有误，请重新输入！2. 输入： 请输入任务件数：4 请输入各任务所需时间：2 4 3 0输出：输入有误，请重新输入！3. 输入：请输入任务件数：4请输入各任务所需时间：2 4 3 6输出：任务执行的先后顺序为： 2 3 4 64. 输入： 请输入任务件数：9 请输入各任务所需时间：5 3 4 2 6 1 5 7 3输出：任务执行的先后顺序为：123345567二、 概要设计(一) 函数调用关系图主函数void QuickSort(int a,int start,int end);void QuickSort(int a,int start,int end); int Partition(int a,int start,int end); int random(int start,int end) ;void change(int a,int i,int j); 三、 详细设计（一）物理数据类型本程序所输入的任务件数和任务时间均为整数，可使用整数 int实现数据的存储。使用数组实现快速排序。(二)具体步骤和伪代码1. 输入任务件数及任务时长 while(1)coutsize; while(size) /任务件数大于0，则执行该循环，否则重新输入件数int i;cout请输入各任务所需时间:; for(i=0;iai;if(ai=0)cout输入有误，请重新输入！endl;break;if(i=size)break; cout输入有误，请重新输入！=start) return t; 3. 数组中的两个元素交换位置void change(int aN,int i,int j) int t; t=ai; ai=aj; aj=t; 4. 快速排序时对数据进行划分区域int Partition(int a,int start,int end) int temp=random(start,end);/得到随机轴值 change(a,temp,end);int i=start-1;/i用来指示轴值之后插入的位置int base=aend; /以最后一个数作为划分的基点for(int j=start;jend;j+)if(aj=base)i+;change(a,i,j);change(a,i+1,end);return i+1; 5. 快速排序void QuickSort(int aN,int start,int end) if(end=start) return;/没有数据或只有一个数据 if(startend)/大于1个数据 int i=Partition(a,start,end); /划分区域/对两个区域分别进行快排QuickSort(a,start,i-1); QuickSort(a,i+1,end); （三） 算法的具体步骤1) 通过用户输入任务件数n及任务时长，并对输入合法性进行验证；若合法，则进行下一步，否则重新输入；2) 通过调用random()函数，获取非负且小于n的随机数，该随机数作为下标所表示的元素作为轴值；3) 根据所得轴值，进行快速排序。所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元素比基准值大的摆在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分割结束之后，该基准就处于数列的中间位置。原本数列被划分为两部分4) 递归地把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。5) 递归的基例是数列的大小是零或一，此时排序完成输出排序后的数列结果到界面。四、 输入输出格式输入：a. 输入任务件数coutsize;b. 输入每件任务时长cout请输入各任务所需时间:; for(i=0;iai;输出：1、输入不合法：if(size=0)cout输入有误，请重新输入！endl;if(ai=0)cout输入有误，请重新输入！endl;break;2、输入合