排序综合实验报告材料

word数据结构排序算法综合实验报告姓 名：xx x x 班 级：10电信1学 号：xxx 指导教师：胡圣荣日期： 2012.12.1520华南农业大学工程学院算法根本思想：1、插入排序：每次将一个待排序的记录，按其关键字大小插入到前面已经排序好的序列中的适当位置，直到全部记录插入完毕为止。1直接插入排序：在排序过程中，每次都讲无序区中第一条记录插入到有序区中适当位置，使其仍保持有序。初始时，取第一条记录为有序区，其他记录为无序区。显然，随着排序过程的进展，有序区不断扩大，无序区不断缩小。最终无序区变为空，有序区中包含了所有的记录，排序完毕。2希尔排序：将排序表分成假如干组，所有相隔为某个“增量的记录为一组，在各组进展直接插入排序；初始时增量d1较大，分组较多每组的记录数少，以后增量逐渐减少，分组减少每组的记录数增多，直到最后增量为1d1d2.dt=1,所有记录放为一组，再整体进展一次直接插入排序。2、交换排序：每次比拟两个待排序的记录，如果发现他们关键字的次序与排序要求相反时就交换两者的位置，直到没有反序的记录为止。1冒泡排序：设想排序表R1到Rn垂直放置，将每个记录Ri看作是重量为Ri.key的气泡；根据轻气泡不能在重气泡之下的原如此，从下往上扫描数组R，凡违反本原如此的轻气泡，就使其向上“漂浮，如此反复进展，直到最后任何两个气泡都是轻者在上，重者在下为止。2快速排序：在待排序的n个记录中任取一个作为“基准，将其与记录分为两组，第一组中个记录的键值均小于或等于基准的键值，第二组中个记录的键值均大于或等于基准的键值，而基准就排在这两组中间这也是该记录的最终位置，这称为一趟快速排序或一次划分。对所分成的两组重复上述方法，直到所有记录都排在适当位置为止。3、选择排序：每次从待排序的记录中选出关键字最小或最大的记录，顺序放在已排好序的子序列的后面或最前，直到全部记录排序完毕。1直接选择排序：首先，所有记录组成初始无序区R1到Rn，从中选出键值最小的记录，与无序区第一个记录R1交换；新的无序区为R2到Rn，从中再选出键值最小的记录，与无序区第一个记录R2交换；类似，第i趟排序时R1到Ri-1是有序区，无序区为Ri到Rn，从中选出键值最小的记录，将它与无序区第一个记录Ri交换，R1到Ri变为新的有序区。因为每趟排序都使有序区中增加一个记录，所以，进展n-1趟排序后，整个排序表就全部有序了。2堆排序：利用小根堆或大根堆来选取当前无序区中关键字最小或最大的记录来实现排序的。下面介绍利用大根堆来排序。首先，将初始无序区调整为一个大根堆，输出关键字最大的堆顶记录后，将剩下的n-1个记录在重建为堆，于是便得到次小值。如此反复执行，知道全部元素输出完，从而得到一个有序序列。4、并归排序：指将假如干个已排序的子表合成一个有序表。1二路并归排序：开始时，将排序表R1到Rn看成n个长度为1的有序子表，把这些子表两两并归，便得到n/2个有序的子表当n为奇数时，并归后仍是有一个长度为1的子表；然后，再把这n/2个有序的子表两两并归，如此反复，直到最后得到一个程度为n的有序表为止。各种排序实验结果：CPUxx存4.00 GB (金士顿 PC3-10600 DDR3 1333MHz)学号xxxxxxxxxx主板宏碁 JE40_CP班级10电信1班操作系统Microsoft Windows 7 旗舰版 (64位/Service Pack 1)xxxxxxxxxxxxx编译软件email609803959 .1042*1041052*1051062*1061072*107108105正序逆序直接插入(带监视哨Ct(时间)5min0直接插入(无监视哨Ct5min0希尔排序(无监视哨)Ct直接选择C000000t5min冒泡(上升)Ct5min0冒泡(下沉Ct5min0快速(递归)Ct堆排序(非递归) Ct堆排序(递归)Ct0二路归并(非递归) Ct0实验结果原因分析和结论：1. 插入、冒泡排序的速度较慢，但参加排序的序列局部或整体有序时，这种排序能达到较快的速度。反而在这种情况下，快速排序反而慢了。当n较小时，对稳定性不作要求时宜用选择排序，对稳定性有要求时宜用插入或冒泡排序。假如待排序的记录的关键字在一个明显有限围时,且空间允许是用桶排序。当n较大时，关键字元素比拟随机，对稳定性没要求宜用快速排序。当n较大时，关键字元素可能出现本身是有序的，对稳定性有要求时，空间允许的情况下。宜用归并排序。当n较大时，关键字元素可能出现本身是有序的，对稳定性没有要求时宜用堆排序。2.插入排序、冒泡排序、选择排序的时间复杂性为O(n2)其它非线形排序的时间复杂性为O(nlog2n)线形排序的时间复杂性为O(n);3.在算法运行期间，运行 软件、360安全卫士、360杀毒、word文档、ppt、酷狗等软件会影响绝对时间和逻辑时间，使时间增大4.随着n的取值增大，算法的实际时间增长速度逐渐增大。5.直接插入排序有、无监视哨、冒泡排序上升、下沉、堆排序递归、非递归的关键字比拟次数一样，但绝对时间相差比拟大；直接选择排序与冒泡排序的关键字比拟次数相近。6.相比拟其他同学的数据，直接插入有、无监视哨，直接选择，冒泡上升、下沉的结果相差较小，希尔选择结果相差很大，另快速递归，堆递归，非递归，二路归并非递归结果并不会受计算机环境而不同。附录：源程序极其代码#define CPP C+#define MPP M+#define MP2 M+=2#define MP3 M+=3#include #include #include #include #include const int maxsize=20000; /排序表容量typedef int datatype;typedef struct datatype key; /关键字域/ othertype other; /其它域 rectype; /记录类型typedef rectype listmaxsize+2; /排序表类型，0号单元不用_int64 C,M; /比拟和移动次数void check(list R,int n) /检验排序结果 int i; for(i=2;i=n;i+) if(Ri.keyRi-1.key) coutError!n;return; coutCorrect! ;void disp(list R,int n) /显示排序后的结果 int i; for(i=1;i=n;i+) coutsetw(4)Ri.key ;/ if(i%20=0) coutendl; coutendl;void InsertSort1(list R,int n) /直接插入排序，带监视哨(并不改变关键字次数) int i,j; for(i=2;i=Ri-1.key) continue; /Ri大于有序区最后一个记录，如此本趟不需插入 MPP,R0=Ri; /R0是监视哨 j=i-1; do /查找Ri的插入位置 MPP,Rj+1=Rj;j-; /记录后移，继续向前搜索 while(CPP,R0.keyRj.key); MPP,Rj+1=R0; /插入Ri void InsertSort2(list R,int n) /直接插入排序，无监视哨 int i,j;rectype x; /x为辅助量(用R0代替时间变长) for(i=2;i=Ri-1.key) continue; MPP,x=Ri; /待排记录暂存到x j=i-1; do /顺序比拟和移动 MPP,Rj+1=Rj;j-; while(j=1 & (CPP,x.key=1;h=h/2)for(i=1;i=h;i+)/i为组号 for(j=i+h;j=Rj-h.key) continue;/Rj大于有序区最后一个记录， /如此不需要插入 MPP,R0=Rj; /R0保存待插入记录，但不是监视哨k=j-h; /待插记录的前一个记录 do /查找正确的插入位置 MPP,Rk+h=Rk;k=k-h;/后移记录，继续向前搜索 while(k0&(CPP,R0.keyRk.key);MPP,Rk+h=R0; /插入Rjif(h=1) break; void SelectSort1(list R,int n) int i,j,k; for(i=1;i=n-1;i+)/n-1趟排序 k=i; for(j=i+1;j=n;j+)/在当前无序区从前向后找键值最小的记录Rkif(Rj.keyRk.key) k=j;if(k!=i)R0=Ri;Ri=Rk;Rk=R0;/交换Ri和R0，R0作辅助量 void BubbleSort1(list R,int n) /上升法冒泡排序 int i,j,flag;rectype x; /x为辅助量(可用R0代替) for(i=1;i=i+1;j-) /从下向上扫描 if(CPP,Rj.keyRj-1.key) /交换记录 flag=1; MP3,x=Rj;Rj=Rj-1;Rj-1=x;/交换 if(!flag) break; /本趟未交换过记录，排序完毕 void BubbleSort2(list R,int n) /下沉法，冒泡排序 int i,j,flag;rectype x; /x为辅助量(可用R0代替) for(i=1;i=n-1;i+) /做n-1趟扫描 flag=0; /置未交换标志 for(j=1;jRj+1.key) /交换记录 flag=1; MP3,x=Rj;Rj=Rj+1;Rj+1=x;/交换 if(!flag) break; /本趟未交换过记录，排序完毕 int Partition(list R,int p,int q) /对Rp到Rq划分，返回基准位置 int i,j;rectype x; /辅助量(可用R0代替) i=p;j=q;MPP,x=Rp; /x存基准(无序区第一个记录) do while(CPP,Rj.key=x.key) & ij) j-;/从右向左扫描(取消=变快) if(ij) MPP,Ri=Rj;i+; /交换Ri和Rj while(CPP,Ri.key=x.key) & ij) i+;/从左向右扫描 if(ij) MPP,Rj=Ri;j-; /交换Ri和Rj while(i=t) return; /只有一个记录或无记录时无需排序 i=Partition(R,s,t); /对Rs到Rt做划分 QuickSort1(R,s,i-1); /递归处理左区间 QuickSort1(R,i+1,t); /递归处理右区间void Sift1(list R,int p,int q) /堆围为RpRq,调整Rp为堆，非递归算法int j;MPP,R0=Rp; /R0作辅助量j=2*p; /j指向Rp的左孩子while(j=q)if(jq & (CPP,Rj.key=Rj.key) break; /根结点键值大于孩子结点，已经是堆，调整完毕MPP,Rp=Rj; /将Rj换到双亲位置上p=j; /修改当前被调整结点j=2*p; /j指向Rp的左孩子MPP,Rp=R0; /原根结点放入正确位置void Sift2(list R,int p,int q) /堆围为RpRq,调整Rp为堆，递归算法int j;if(p=q) return; /只有一个元素或无元素j=2*p;if(jq) return;if(jq & (CPP,Rj.key=Rj.key) return; /根结点关键字已最大MPP,R0=Rj; /交换Rj和Rp，R0作辅助量MPP,Rj=Rp;MPP,Rp=R0;Sift2(R,j,q); /递归void HeadSort1(list R,int n) /堆R1到Rn进展堆排序int i;for(i=n/2;i=1;i-) Sift1(R,i,n); /建初始堆for(i=n;i=2;i-) /进展n-1趟堆排序MPP,R0=R1; /堆顶和当前堆底交换，R0作辅助量MPP,R1=Ri;MPP,Ri=R0;Sift1(R,1,i-1); /R1到Ri-1重建成新堆void HeadSort2(list R,int n) /堆R1到Rn进展堆排序int i;for(i=n/2;i=1;i-) Sift2(R,i,n); /建初始堆for(i=n;i=2;i-) /进展n-1趟堆排序MPP,R0=R1; /堆顶和当前堆底交换，R0作辅助量MPP,R1=Ri;MPP,Ri=R0;Sift2(R,1,i-1); /R1到Ri-1重建成新堆void Merge(list R,list R1,int low,int mid,int high) /合并R的两个子表：RlowRmid、Rmid+1Rhigh，结果在R1中 int i,j,k; i=low; j=mid+1; k=low; while(i=mid & j=high) if(CPP,Ri.key=Rj.key) MPP,R1k+=Ri+; /取小者复制 else MPP,R1k+=Rj+; while(i=mid) MPP,R1k+=Ri+; /复制左子表的剩余记录 while(j=high) MPP,R1k+=Rj+; /复制右子表的剩余记录void MergePass(list R,list R1,int n,int len) /对R做一趟归并，结果在R1中 int i,j; i=1; /i指向第一对子表的起始点 while(i+2*len-1=n) /归并长度为len的两个子表 Merge(R,R1,i,i+len-1,i+2*len-1); i=i+2*len; /i指向下一对子表起始点 if(i+len-1n) /剩下两个子表，其中一个长度小于len Merge(R,R1,i,i+len-1,n); else /子表个数为奇数,剩一段 for(j=i;j=n;j+) /将最后一个子表复制到R1中 MPP,R1j=Rj;void MergeSort(list R,list R1,int n) /对R二路归并排序，结果在R中(非递归算法) int len; len=1; while(len=0) x=x1; else x=x1+M; r=1.*x/M;if(r0.5) g+; n+;r1+=r;r2+=r*r; if(n%maxsize=0) coutx=r g n=n r1/n r2/n (r2-r1)/n+.25endl; return x;void main() rectype *R,*R1,*S; /R1用于归并排序的辅助存储，S用于保存初始排序数据 R=new list;if(R=NULL) cout数组太大!n;exit(-1); R1=new list;if(R1=NULL) cout数组太大!n;exit(-1); S=new list;if(S=NULL) cout数组太大!n;exit(-1); int i,n=maxsize; int choice; clock_t t1,t2; / float s,t; / 正序序列 / for(i=1;i=n;i+) / Si.key=i; /反序序列 / for(i=1;i=n;i+) / Si.key=n-i+1; / srand( (unsigned)time( NULL ) ); for(i=1;i=n;i+) Si.key=random3(n); /生成0-n之间的随机数 do C=M=0; for(i=1;i=n;i+) Ri.key=Si.key; /取出初始数据用于排序 coutchoice; switch(choice) case 11: t1=clock(); InsertSort1(R,n); t2=clock(); break; case 12: t1=clock(); InsertSort2(R,n); t2=clock(); break; case 21: t1=clock(); ShellSort1(R,n); t2=clock(); break; case 31: t1=clock(); SelectSort1(R,n); t2=clock(); break; case 41: t1=clock(); BubbleSort1(R,n); t2=clock(); break; case 42: t1=clock(); BubbleSort2(R,n); t2=clock(); break; case 51: t1=clock(); QuickSort1(R,1,n); t2=clock(); break; case 61: t1=clock(); HeadSort1(R,n); t2=clock(); break; case 62: t1=clock(); HeadSort2(R,n); t2=clock(); break; case 71: t1=clock(); MergeSort(R,R1,n); t2=clock(); break; default:; check(R,n); /disp(R,n); cout C=C/1e6 M=M/1e6 C+M=(C+M)/1e6; cout 时间：float(t2-t1)/CLK_TCKendl; while(choice!=0); delete R;delete S;/ delete R1;12 / 12