内部排序算法的实现与比较-数据结构课程设计

内部排序算法的实现与比较

1） 问题描述

在教科书中，各种内部排序算法的时间复杂度分析结果只给出了算法执行时间的阶，或大概执行时间。试通过随机数据比较各算法的关键字比较次数和关键字移动次数，以取得直观感受。

2）基本要求

(1) 对常用的内部排序算法进行比较：直接插入排序、简单选择排序、冒泡排序、快速排序、希尔排序、归并排序。

(2) 利用随机函数产生N（N=30000）个随机整数，作为输入数据作比较；比较的指标为关键字参加的比较次数和关键字的移动次数（关键字交换计为3次移动）。

(3) 对结果作出简要分析。

3）测试数据

随机函数产生。

4）提示

主要工作是设法在已知算法中适当位置插入对关键字的比较次数和移动次数的计数操作。注意采用分块调试的方法。

5）输入输出:

输入数据：参加排序的整数个数N（N=30000，注：不得减少N）；

输出数据：各种排序方法的关键字比较次数和移动次数（从小到大排列）。

本来冒泡排序交换次数想用树状数组BIT发现数据太多时 用BIT加的数据会超限 所以还是直接用了冒泡排序 

上代码--纯C语言：

/**   zhagoodwell 查昊昊QQ微信：2423824433 *  直接插入： charu函数*  选择：  xuanzepai函数 *  冒泡:  maopao函数*  快排： Qsort 递归函数 *  希尔：shell 函数 *  归并：GB 函数 */ # include <stdio.h>  # include <stdlib.h># include <time.h># define N 30000# define SR 1001int A[N],B[N],C[N],D[N],E[N],F[N],G[N];int a,aa,b,bb,d,dd,e,ee,f,ff,num;   //单个字母的为记录的比较次数-移动的次数，双字母为关键字的移动次数 long long c,cc;void charu(int A[],int n);//对n个元素                     直接插入排序void xuanzepai(int A[],int n);//对n个元素                  选择升序 void maopao(int A[],int n);  //                            冒泡排序 void Quicksort(int A[],int L,int R);//对[L,R]个元素       快速升序void shell(int A[],int n);//对n个元素                     shell 升序 void GBPX(int S[],int L,int R,int T[]);//                  归并排序 int GB(int S[],int L,int M,int R,int T[]);//数组归并操作    int gainint(int *p,int min,int max);//防输错而建的函数    *p的范围[min,max] int change(int *a,int *b);//交换函数                      交换a b的值 void charu(int A[],int n)//返回循环比较次数 {      int i,j,temp;      for (i=1,a++;i<n;i++,a++)          if (A[i]<A[i-1])          {               temp=A[i];            for(a++,aa++,j=i-1;j>=0&& A[j]>temp;j--,a++,aa++)            A[j+1]=A[j];            A[j+1]=temp;        }  }  void xuanzepai(int A[],int n)//以A[0]为比较依据 升序  {      int i,j,k;      for(i=0,b++;i<n-1;i++,b++)      {         k=i;         for(j=i+1,b++;j<n;j++,b++)            if(A[j]<A[k])                { k=j;b++;}         if(k!=i)           {          bb+=change(&A[i],&A[k]);          }    }   } void maopao(int A[],int n)  {      int i,j;      for (i = n -1 ; i>=0 ;i--)      {          for (j = 0; j<i; j++)          {              if(A[j]>A[j+1])              cc+=change(&A[j],&A[j+1]);        }      }  }  void Quicksort(int A[],int L,int R)//快速排序 升序   {      int i=L,j=R,T=A[L]; //T为基准数      if(L>R)  return;      while(i!=j) //当数组左右两边没相遇      {          while(A[j]>=T&&i<j){j--;d++;}  //从右向左找        while(A[i]<=T&&i<j){i++;d++;} //从左向右找           if(i<j)dd+=change(&A[i],&A[j]); //交换两数      }      if(L!=i)        dd+=change(&A[L],&A[i]);       //基准数归位      Quicksort(A,L,i-1);         //递归左      Quicksort(A,i+1,R);         //递归右  }  void shell(int A[],int n)//希尔排序 增量为2 {int i,j,k;for(k=n>>1,e++;k>0;k=k>>1,e++){for(i=k,e++;i<n;i++,e++){for(j=i-k,e++;j>=0;j-=k,e++)    if(A[j]>A[j+k])       ee+=change(&A[j],&A[j+k]);}}}int GB(int S[],int L,int M,int R,int T[])//数组归并操作  {      int i=M,j=R,k=0,count=0;      while(i>=L&&j>M)      {          f++;        if(S[i]>S[j])          {              T[k++]=S[i--];//从临时数组的最后一个位置开始排序                        }          else  T[k++]=S[j--];           count++;    }          while(i>=L){f++;T[k++]=S[i--];} //若前半段数组还有元素未放入临时数组T中      while(j>M){f++;T[k++]=S[j--];}         for(i=0,f+=k;i<k;i++)  S[R-i]=T[i];//写回原数组    return count;  }  void GBPX(int S[],int L,int R,int T[])  {      int M;        if(L<R)      {          M=(L+R)>>1;          GBPX(S,L,M,T);//找左半段的逆序对数目          GBPX(S,M+1,R,T);//找右半段的逆序对数目          ff+=GB(S,L,M,R,T);//找完左右半段逆序对以后两段数组有序，找两段之间的逆序对。      }     }  int gainint(int *p,int min,int max)//输入int *p直至满足(a,b)输入结束，并返回*p的位数          {               do{                  *p=min-1;    //此处是为了减少意外情况的发生 虽然那种意外情况不常见            scanf("%d",p);                  while(getchar()!='\n');                  if(*p>max||*p<min)                      printf("输入有误,请重新输入[%d--%d]:",min,max);              }while(*p>max||*p<min);              return *p;          }  int change(int *a,int *b)//交换函数                       交换a b的值   {      int c=*a;      *a=*b;      *b=c;      return 3;}  int main(){        int i,t;     srand(time(0));    printf("请输入N [2,%d]:",N);    gainint(&num,2,N);    for(i=0;i<num;i++)     printf("%d\t",A[i]=B[i]=C[i]=D[i]=E[i]=F[i]=rand()%SR);    charu(A,num);    printf("\n直接插入排序:\n比较次数:%10d\t移动次数%10d\n\n",a,aa);    xuanzepai(B,num);    printf("简单选择排序:\n比较次数:%10d\t移动次数%10d\n\n",b+bb/3,bb);    c=(num-1)*num/2;    maopao(C,num);     printf("冒泡排序:\n比较次数:%10lld\t移动次数%10lld\n\n",c+cc/3,cc);    Quicksort(D,0,num-1);    printf("快速排序:\n比较次数:%10d\t移动次数%10d\n\n",d+dd/3,dd);    shell(E,num);    printf("希尔排序:\n比较次数:%10d\t移动次数%10d\n\n",e+ee/3,ee);    GBPX(F,0,num-1,G);    printf("归并排序:\n比较次数:%10d\t移动次数%10d\n\n",f,ff);    printf("按任意键继续……");getchar();     return 0;  }