数据结构实验排序算法C++实现.docx

实验三排序姓名：班级：学号：实验要求1.1实验目的通过选择下面题目，学习、实现、对比各种排序算法，掌握各种排序算法的优劣，以及各种算法使用的情况。1.2实验内容使用简单数组实现下面各种排序算法，并进行比较。排序算法：1、插入排序2、希尔排序3、冒泡排序4、快速排序5、简单选择排序6、堆排序（选作）7、归并排序（选作）8、基数排序（选作）9、其他要求：1、测试数据分成三类：正序、逆序、随机数据2、对于这三类数据，比较上述排序算法中关键字的比较次数和移动次数（其中关键字交换计为3次移动）。3、对于这三类数据，比较上述排序算法中不同算法的执行时间，精确到微秒（选作）4、对2和3的结果进行分析，验证上述各种算法的时间复杂度编写测试main（）函数测试线性表的正确性。2程序分析与关键代码1存储结构存储结构：一维数组2.2关键算法分析直接插入排序：数组分为有序区与无序区，初始时首个元素为有序。从第二个元素开始，每个元素一趟，顺序查找获得插入点。一趟实现，将待插入记录赋值给哨兵r[0],从后向前进行顺序查找，元素后移。代码实现if(r[i]<r[i-l])//若r[i]就是最大的元素，则直接进行下一趟排序r[O]=r[i];〃待插入元素赋值给r[0]r[i]=r[i-l]:for(intj=i-2;r[0]<r[j];j-)〃从后向前进行顺序查找，元素后移r[j+l]=r[j];r[j+l]=r[O];希尔排序：将数组分成两份，将第一份数组的元素与哨兵比较，若其大于哨兵，将其值赋给哨兵，哨兵与第二份数组元素比较，将较大的值赋给第二份数组，循环进行，将数组拆分。关键代码for(inti=d+l;i<=n;i++)//一趟希尔排序r[0]=r[i];intj;for(j=i-d;j>O&&r[O]<r[j];j=j-d)r[j+d]=r[j];r[j+d]=r[O];改进的冒泡排序：排序过程分为有序区与无序区，一趟冒泡排序将一个元素由无序区添加到有序区，初试有序区为空，将无序区由前向后依次将相邻元素关键码进戶比较，正序不变，反序交换，关键码大的逐渐后移，重复比较，直至结尾。为去除对无序区中部分有序元素的无用比较，将前一趟最后交换位置定为pos，若前一趟排序没有元素交换，即排好序，排序算法结束。关键代码：intpos=n;while(pos!=0)intbound=pos;//将前一趟最后父换位置定为pos，即无序兀素范围pos=0;//设置本趟排序元素交换起始位置for(inti=l;i<bound;i++)!if(r[i]>r[i+l])//相邻比较Ir[0]=r[i];r[i]=r[i+l]；r[i+l]=r[0];//交换pos=i;//记录本次交换位置快速排序：选取轴值，将排序元素分为两个区，左侧关键码小于轴值，右侧大于轴值，在各个小分区重复上述过程，直至有序。选取轴值，比较高低指针指向元素，若指针保持前后顺序，且后指针元素大于标准值,后指针前移，重新比较。否则后面元素赋给前面元素，若后指针元素小于标准值，前指针后移，重新比较，否则前面元素赋给后面元素。左右侧如此扫描，重复，直至左右侧值相等，排序结束。代码实现一趟快排intSORT::Partion(intr[],intfirst,intend)//一趟'快有Einti=first;〃分区的左界intj=end;〃分区的右界intpivot=r[i];〃保存第一个元素，作为基准元素while(i<j)1while((i<j)&&(r[j]>=pivot))//右侧扫描,寻找<pivot的兀素前移1j—;Cnum++;Ir[i]=r[j];while((i<j)&&(r[i]<=pivot))//左侧扫描,寻找>pivot的兀素后移!i++；Cnum++;r[j]=r[i];r[i]=pivot;//将轴值移动到i=j的位置returni;//返回分区的分界值i5.简单选择排序：仍将待排序数列分为有序区与无序区，一趟扫描，获得数组中最小的元素，序区中(即将最小数据与第一个数据交换，将有序区放置在数组前部分。序区数据，每次获得最小的数据，并置于有序区中。扫描数组，交换，为关键算法。代码实现一趟排序：intindex=i;//查找最小记录的位置indexfor(intj=i+l；j<=n;j++)!compare++;if(r[j]<r[index])将其置于有则不用交换if(index!=i)//若第一就是最小元素,index=j;[o]=r[i]：r[i]=rtindex];r[index]=r[0];}6.堆有E序：在简单选择排序一趟结束时，堆排序能够保留其比较结果，减少比较次数，提高排序效率。实现方法需建立大根堆或者小根堆，通过对建成的堆进行排序。关键算法为建堆，排序，如小根堆。生成