数据结构试验报告——各种内排序算法的实现及性能比较

1、精选优质文档-倾情为你奉上实 验 报 告（ 2010 / 2011 学年 第 2 学期）课程名称数据结构使用C+语言描述实验名称各种内排序算法的实现及性能比较实验时间2011年5月27日指导单位计算机科学与技术系指导教师学生姓名班级学号学院(系)专 业实验名称各种内排序算法的实现及性能比较指导老师实验类型设计实验学时4实验时间2011.5.27一实验目的和要求内容：验证教材的各种内排序算法。分析各种排序算法的时间复杂度。要求：使用随机数产生器产生大数据集合，运行上述各种排序算法，使用系统时钟测量各算法所需的实际时间，并进行比较。二实验环境（实验设备）Visual C+6.0三实验原理及内容/s

2、electsort.h#include <iostream.h>/简单选择排序template <class T>void SelectSort(T A, int n) int small;for (int i=0; i<n-1; i+) /执行n-1趟small=i;for(int j=i+1;j<n;j+)if(Aj<Asmall)small=j;Swap(Ai,Asmall);Insertsort.h#include <iostream.h>/直接插入排序template <class T>void InsertSort(

3、T A, int n) for(int i=1; i<n; i+) /执行n-1趟int j=i;T temp=Ai;while(j>0&&temp<Aj-1)Aj=Aj-1;j-;Aj=temp;/*ok!*/Bubblesort.h#include <iostream.h>template <class T>void BubbleSort(T A, int n) int i,j,last; i=n-1; while(i>0) last=0; for(j=0;j<i;j+) if(Aj+1<Aj) Swap(Aj,A

4、j+1); last=j; i=last; Quicksort.h#include <iostream.h>/改进的快速排序template<class T>void quick(T A,int n)int *a; /用数组保存待排序的子序列的上、下界int top=0,right,left,j; /left和right为待排序a=new intn;if(a=NULL) return;atop+=0;atop+=n-1; /以初始序列为待排序序列开始改进的快速排序/lcfor(j=0;aj!=NULL;j+) /循环到数组元素为空left=aj+;right=aj; /

5、每次按序从数组中取出两个元素作为待排序序列的上、下界if(left>right)Swap(left,right); /如果下界大于上界，交换上、下界if(right-left<15)InsertSortExt(A,left,right); /若元素较少调用插入排序elseatop+=left; atop+=QuickSort(A,left,right)-1;atop+=atop-2+2;atop+=right; /否则将低、高端序列上、下界依次保存到数组中template<class T>int QuickSort(T A,int left,int right) /用于

6、改进的快速排序的原始快速排序方法int i,j;if(left<right)i=left;j=right+1;dodo i+;while(Ai<Aleft);do j-;while(Aj>Aleft);if(i<j)Swap(Ai,Aj);while(i<j);Swap(Aleft,Aj);return j;return 0;template<class T>void InsertSortExt(T A,int left,int right)/用于快速排序的直接插入排序方法for(int i=left+1; i<right; i+) /执行n-1

7、趟int j=i;T temp=Ai; /待插入元素存入临时变量while (j>0 && temp<Aj-1) /从后往前查找插入位置Aj=Aj-1; j-; /Aj-1元素后移，j指针前移Aj=temp; /待插入元素存入找到的插入位置Mergesort.h#include <iostream.h>/两路合并的C+程序template <class T>void Merge(T A,int i1,int j1,int i2,int j2) / i1,j1是子序列1的下、上界，i1,j2是子序列2的下、上界T *Temp=new Tj2-i

8、1+1; /分配能存放两个子序列的临时数组int i=i1,j=i2,k=0; /i,j是两个子序列的游动指针，k是Temp的游动指针while(i<=j1&&j<=j2)if(Ai<=Aj)Tempk+=Ai+;else Tempk+=Aj+;while(i<=j1)Tempk+=Ai+;while(j<=j2)Tempk+=Aj+;for(i=0;i<k;i+)Ai1+=Tempi;delete Temp; /合并排序的C+程序template <class T>void MergeSort(T A, int n)int i1

9、,j1,i2,j2; /i1,j1是子序列1的下、上界，i2,j2是子序列2的下、上界int size=1; /子序列中元素个数，初始化为1。while(size<n)i1=0;while(i1+size<n)i2=i1+size;j1=i2-1;if(i2+size-1>n-1)j2=n-1;else j2=i2+size-1;Merge(A,i1,j1,i2,j2);i1=j2+1;size*=2;Heapsort.h#include <iostream.h>/AdjustDown函数template <class T>void AdjustDow

10、n(T A, int r, int j) int child=2*r+1; T temp=Ar; while(child<=j)if(child<j)&&(Achild<Achild+1)child+;if(temp>=Achild)break;A(child-1)/2=Achild;child=2*child+1;A(child-1)/2=temp;/堆排序的C+程序template <class T>void HeapSort(T A, int n)for(int i=(n-2)/2; i>-1; i-) AdjustDown(A,

11、i,n-1); /构造最大堆for(i=n-1; i>0; i-)Swap(A0,Ai);AdjustDown(A,0,i-1);Meau.h#include <iostream.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include "selectsort.h"#include "insertsort.h"#include "bubblesort.h"#include "quicksort.h&q

12、uot;#include "mergesort.h"#include "heapsort.h"#define SIZE 400#define TIMES 1000template <class T>class Menupublic:void printmenu();void selectsort();/简单选择排序void insertSort();/直接插入排序void bubbleSort();/冒泡排序void quickSort();/快速排序void mergeSort();/两路合并排序void heapSort();/堆排序vo

13、id childmenu();/子菜单1void childmenu2();/子菜单2void switcha();private:int a,b,c;template <class T>void Menu<T>:printmenu()cout<<"-"<<endl;cout<<" 内排序测试系统 "<<endl;cout<<"-"<<endl<<endl<<endl;cout<<"1.简单选择

14、排序"<<endl;/okcout<<"2.直接插入排序"<<endl;/okcout<<"3.冒泡排序"<<endl;/okcout<<"4.快速排序"<<endl;/okcout<<"5.两路合并排序"<<endl;/okcout<<"6.堆排序"<<endl;/okcout<<"7.退出"<<endl;co

15、ut<<"PS：测试用的数组元素为"<<SIZE<<"时间为重复运行"<<TIMES<<"次的时间（包括了产生数据与析构的时间）"<<endl;this->switcha();template <class T>void Menu<T>:childmenu()cout<<"-"<<endl;cout<<"1.最好情况"<<endl;cout<

16、<"2.最坏情况"<<endl;cout<<"3.平均情况"<<endl;cout<<"4.返回主菜单"<<endl;cin>>b;if(b=4)this->printmenu();template<class T>void Menu<T>:childmenu2()cout<<"-"<<endl;cout<<"1.原始算法"<<endl;co

17、ut<<"2.改进算法"<<endl;cout<<"3.返回主菜单"<<endl;cin>>c;if(c=3)this->printmenu();template <class T>void Menu<T>:switcha()/cout<<"ok"<<endl;cin>>a;switch(a)case 1:this->selectsort();break;/okcase 2:this->insert

18、Sort();break;/okcase 3:this->bubbleSort();break;/okcase 4:this->quickSort();break;/okcase 5:this->mergeSort();break;/okcase 6:this->heapSort();break;/okcase 7:exit(1);break;default:cout<<"error"<<endl;this->printmenu();break;template <class T>void printout(

19、T A,int n)/打印数组，测试时用for(int i=0;i<n;i+)cout<<Ai<<" "cout<<endl;template <class T>T *producedate(int x)/产生顺序，逆序，随机的数组int i;T *A=new TSIZE;switch(x)case 1:for(i=0;i<SIZE;i+)Ai=i;return A;/顺序break;case 2:for(i=SIZE;i>0;i-)Ai-1=SIZE-i;return A;/逆序break;case 3:s

20、rand(time(NULL);for(i=0;i<SIZE;i+)Ai=rand()%1000+1;return A;/随机break;default:cout<<"error"<<endl;return A;break;template <class T>void Swap(T &a,T &b)/交换2个元素T temp=a;a=b;b=temp;template <class T>void Menu<T>:bubbleSort()cout<<"冒泡排序"&

21、lt;<endl;this->childmenu();T *A;double duration;clock_t start,finish;start=clock();cout<<"ok"<<endl;for(int i=0;i<TIMES;i+)A=producedate<T>(b);BubbleSort(A,SIZE);delete A;finish=clock();duration=(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC;/printout(A,SIZE);cout<<

22、"用时： "<<duration<<endl;system("pause");/delete A;this->bubbleSort();/*ok*/template <class T>void Menu<T>:heapSort()cout<<"堆排序"<<endl;cout<<"直接用随机数据测试"<<endl;T *A;double duration;clock_t start,finish;start=cloc

23、k();cout<<"ok"<<endl;for(int i=0;i<TIMES;i+)A=producedate<T>(3);HeapSort(A,SIZE);delete A;finish=clock();duration=(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC;cout<<"用时： "<<duration<<endl;system("pause");this->printmenu();template <

24、class T>void Menu<T>:insertSort()cout<<"直接插入排序"<<endl;this->childmenu();T *A;double duration;/A=producedate<T>(b);/if(A=NULL)cout<<"error"delete A;this->insertSort();/printout(A,SIZE);clock_t start,finish;start=clock();cout<<"ok&q

25、uot;<<endl;for(int i=0;i<TIMES;i+)A=producedate<T>(b);InsertSort(A,SIZE);delete A;finish=clock();duration=(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC;/printout(A,SIZE);cout<<"用时： "<<duration<<endl;system("pause");/delete A;this->insertSort();template

26、 <class T>void Menu<T>:mergeSort()/this->childmenu();cout<<"合并排序"<<endl;cout<<"直接用随机数据测试"<<endl;T *A;double duration;clock_t start,finish;start=clock();cout<<"ok"<<endl;for(int i=0;i<TIMES;i+)A=producedate<T>(3

27、);MergeSort(A,SIZE);delete A;finish=clock();duration=(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC;/printout(A,SIZE);cout<<"用时： "<<duration<<endl;system("pause");/delete A;this->printmenu();/*ok*/template<class T>void Menu<T>:quickSort()this->childmenu

28、2();T *A;double duration;clock_t start,finish;if(c=1)cout<<"原始快速排序"<<endl;cout<<"直接用随机数据测试"<<endl;start=clock();cout<<"ok"<<endl;for(int i=0;i<TIMES;i+)A=producedate<T>(3);QuickSort2(A,SIZE);delete A;finish=clock();duration=(

29、double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC;cout<<"用时： "<<duration<<endl;system("pause");this->quickSort();else if(c=2)cout<<"改进的快速排序"<<endl;cout<<"直接用随机数据测试"<<endl;/*A=producedate<T>(3);printout(A,SIZE);quick(A,SIZE

30、);printout(A,SIZE);delete A;this->printmenu();*/T *A;start=clock();cout<<"ok"<<endl;for(int i=0;i<TIMES;i+)A=producedate<T>(3);quick(A,SIZE);delete A;finish=clock();duration=(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC;cout<<"用时： "<<duration<<en

31、dl;system("pause");this->quickSort();elsecout<<"error"<<endl;this->printmenu();template <class T>void Menu<T>:selectsort()/this->childmenu();cout<<"简单选择排序"<<endl;cout<<"直接用随机数据测试"<<endl;T *A;double durat

32、ion;clock_t start,finish;start=clock();cout<<"ok"<<endl;for(int i=0;i<TIMES;i+)A=producedate<T>(3);SelectSort(A,SIZE);delete A;finish=clock();duration=(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC;/printout(A,SIZE);cout<<"用时： "<<duration<<endl;syste

33、m("pause");/delete A;this->printmenu();/*ok!*/Mymain.cpp#include "Menu.h"int main()Menu<int> MenuObj;MenuObj.printmenu();cout<<"ok end."<<endl;return 0;/*ok- 内排序测试系统-1.简单选择排序2.直接插入排序3.冒泡排序4.快速排序5.两路合并排序6.堆排序7.退出PS：测试用的数组元素为400时间为重复运行1000次的时间（包括了产生数据与析构的时间）ok1简单选择排序直接用随机数据测试ok用时： 0.593请按任意键继续. . .- 内排序测试系统-1.简单选择排序2.直接插入排序3.冒泡排序4.快速排序5.两路合并排序6.堆排序7.退出PS：测试用的数组元素为400时间为重复运行1000次的时间（包括了产生数据与析构的时间）ok2直接插入排序-1.最好情况2.最坏情况3.平均情况4.返回主菜单1ok用时： 0请按任意键继续. . .直接插入排序-1.最好情况2.最坏情况3.平均情况4.返回主菜单2ok用时： 0.703请按任意键继续. . .直接插入排序-1.最好情况2.最坏情况3