C语言课程设计---各种排序算法的设计和分析.doc

华中科技大学文华学院数据结构 课 程 设 计 姓 名： 学 号： 学 部： 信息科学与技术学部 专 业： 班 级： 题 目： 各种排序算法的设计和分析 教 师： 2013年03月07日一. 课程设计报告的内容 1. 设计题目 2. 运行环境（软、硬件环境） 3. 算法设计的思想 4. 算法的流程图 5. 算法设计分析 6. 源代码 7. 运行结果分析 8. 收获及体会 二.数据结构课程设计题目各种排序算法的设计和分析1. 设计题目（1）、需求分析利用随机函数产生N个随机整数（N=4000），利用直接插入排序、折半插入排序，起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序，基数排序七种排序方法（可添加其它排序方法）进行排序（结果为由小到大的顺序），并统计每一种排序所耗费的时间。把排序花的时间排在表格里面。（2）、程序的主要功能1.用户输入任意个数，产生相应的随机数2.用户可以自己选择排序方式（直接插入排序、折半插入排序、起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、基数排序）的一种3.程序给出原始数据、排序后从小到大的数据，并给出排序所用的时间。（3）、程序运行平台Visual C+ 6.0版本（4）、数据结构 （5）、算法及时间复杂度（一）各个排序是算法思想：（1）直接插入排序：将一个记录插入到已排好的有序表中，从而得到一个新的，记录数增加1的有序表。（2）折半插入排序：插入排序的基本插入是在一个有序表中进行查找和插入，这个查找可利用折半查找来实现，即为折半插入排序。（3）起泡排序：首先将第一个记录的关键字和第二个记录的关键字进行比较，若为逆序，则将两个记录交换，然后比较第二个记录和第三个记录的关键字。依此类推，直到第N-1和第N个记录的关键字进行过比较为止。上述为第一趟排序，其结果使得关键字的最大纪录被安排到最后一个记录的位置上。然后进行第二趟起泡排序，对前N-1个记录进行同样操作。一共要进行N-1趟起泡排序。（4）快速排序：通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分，其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小，则可分别对这两部分记录继续进行排序，已达到整个序列有序。（5）选择排序：通过N-I次关键字间的比较，从N-I+1个记录中选出关键字最小的记录，并和第I（1=I=N）个记录交换。（6）堆排序：在堆排序的算法中先建一个大顶堆，既先选得一个关键字作为最大的记录并与序列中最后一个记录交换，然后对序列中前N-1记录进行选择，重新将它调整成一个大顶堆，如此反复直到排序结束。（7）基数排序：按最低位优先法先对低位关键字进行排序，直到对最高位关键字排序为止，经过若干次分配和收集来实现排序（二）时间复杂度分析排序算法 最差时间时间复杂度 是否稳定？插入排序 O(n2)O(n2) 稳定 冒泡排序O(n2)O(n2) 稳定 快速排序O(n2)O(n*log2n) 不稳定 选择排序O(n2)O(n2) 稳定 堆排序O(n*log2n) O(n*log2n) 不稳定 基数排序O(n*log2n)O(n2)稳定 4000个数据的时间比较：算法名称用时直接插入排序0.062折半插入排序0.047起泡排序0.188快速排序0.000选择排序0.078堆排序0.000基数排序0.000 （三）源代码：代码如下：#include#include#include#define N 4000void InsertSort() /第一个插入排序int i,j,t;int aN;for(i=0;iN;i+) ai=(int)rand(); printf(%d ,ai);printf(n);for(i=1;i=0&tat;j-) aj+1=aj; aj+1=t;for(i=0;iN;i+) printf(插入排序的程序：%dn,ai);void BInsertSort()/第二个，折半插入排序 int i=0,j=0,low=0,high=0,m=0; for(i=0;iN;i+) ai=(int)rand(); printf(%d ,ai);printf(n); for(i=2;i=N;+i) L0=Li; low=1;high=i-1; while(low=high) m=(low+high)/2; if(L0Lm) high=m-1; else low=m+1; for(j=i-1;L0Lj;-j) Lj+1=Lj; /记录后移 Lhigh+1=L0; /插入 void BubbleSort()/第三个，冒泡排序 int i,j,l; int aN; for(i=0;iN;i+) ai=(int)rand(); printf(%d ,ai); printf(n); for(i=0;iN;i+) for(j=0;jai+1) l=ai; ai=ai+1; ai+1=l; printf(输出的冒泡排序数:%d ,ai); int QuickSort()/第四个,快速排序int mid; int dataN;int low;int high; for(i=0;iN;i+) ai=(int)rand();printf(%d ,ai); printf(n); data0=datalow; mid=datalow; while(low high) while(low = mid) -high; datalow=datahigh; while(low high) & (datalow mid) +low; datahigh=datalow; datalow=data0; return low; void ChooseSort()/第五个，选择排序 int i,j,k,l; int aN; for(i=0;iN;i+) ai=(int)rand();printf(%d ,ai); printf(n); for(i=0;i10;i+) k=i; for(j=i+1;jaj) l=ai; ai=aj; aj=l; printf(%dn,ai); int HeapSort()/第六个，堆排序 int s; int i; int rN; r0=rs; for(i=0;iN;i+) ai=(int)rand(); printf(%d ,ai); for(i=2*s;i+1=N;i*=2) if(iN & ri=ri) break;rs=ri;s=i;rs=r0; return 1;typedef struct node int key; node *next; RecType; Status RadixSort(Sqlist L)/第七个，基数排序 int t,i,j,k,d,n=1; RecType *p,*s,*q,*head10,*tail10; for(i=1;ikey=L.ri; if(i=1) q=s; p=s; t+; else q-next=s; q=s; t+; q-next=NULL; d=1;while(n0) for(j=0;jkey/d; k=k%10; if(headk=NULL) headk=p; tailk=p; else tailk-next=p; tailk=p; p=p-next; p=NULL; for(j=0;jnext=headj; q=tailj; q-next=NULL; d=d*10; n=0;m=1;while(mkey; i+; p=p-next;return OK;/主函数void main() printf(请输入figure：);scanf(%d,&figure);clock_t start, finish; /定义clock_t用于计时double duration; printf(n *n);printf( n);printf( 算法排序比较系统 n);printf( n);printf( *n); printf( 以下是各个排序算法的代号：nn);printf( 一、直接插入排序 n);printf( 二、折半插入排序 n);printf( 三、冒泡排序 n);printf( 四、快速排序n);printf( 五、选择排序n);printf( 六、堆排序n);printf( 七、基数排序n); printf( 八、退出该系统nn);switch(figure)case 1:/直接插入排序start=clock(); InsertSort();finish = clock();break;case 2:/折半插入排序start = clock();BInsertSort(); finish = clock(); break;case 3:/冒泡排序start = clock();BubbleSort();finish = clock(); break;case 4:/快速排序start = clock();QuickSort(); finish = clock(); break;case 5:/选择排序start = clock();ChooseSort();finish = clock(); break;case 6:/堆排序start = clock();HeapSort();finish = clock(); break;case 7:/基数排序start = clock();RadixSort(l);finish = clock(); break;case 8:/直接退出break;duration = (double)(finish - start) / 1000; /输出算术时间printf(n本次的时间是：%lf secondsn,duration);感想体会与总结1、 做什么都需要耐心，做设计写程序更需要耐心。一开始的时候，我写函数写的很快，可是等最后调试的时候发现错误很隐蔽，就很费时间了。后来我先在纸上构思出函数的功能和参数，考虑好接口之后才动手编，这样就比较容易成功了。2、 做任何事情我决定都应该有个总体规划。之后的工作按照规划逐步展开完成。对于一个完整的程序设计，首先需要总体规划写程序的步骤，分块写分函数写，然后写完一部分马上纠错调试。而不是像我第一个程序，一口气写完，然后再花几倍的时间调试。一步步来，走好一步再走下