数据结构课程设计————内部排序性能分析
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*文件名称：main.c
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*作者：刘涛
*完成日期：2017/12/19
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#include <stdio.h>#include <ctime>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <windows.h>#include "sort.h" int cmp1,cmp2,cmp3,cmp4,cmp5,cmp6; int move1,move2,move3,move4,move5,move6;int main(){ int i,n=10000; //随机数个数 double start,end; //标记起始和结束时间 double tim6,tim1,tim2,tim3,tim4,tim5; //记录时间差 srand((unsigned)time(NULL)); RecType R[MaxSize],R1[MaxSize],R2[MaxSize];//随机数组 RecType R3[MaxSize],R4[MaxSize],R5[MaxSize]; for(int j=1;j<=3;j++){ //生成随机数组 for (i=0; i<n; i++) { R[i].key=rand(); R1[i].key=R[i].key; R2[i].key=R[i].key; R3[i].key=R[i].key; R4[i].key=R[i].key; R5[i+1].key=R[i].key; }//直接插入 1 start=clock();//clock()GetTickCount() InsertSort(R,n); end=clock(); tim1=end-start;//折半插入 2 start=clock(); InsertSort1(R1,n); end=clock(); tim2=end-start;//希尔排序 3 start=clock(); ShellSort(R2,n); end=clock(); tim3=end-start;//冒泡排序 4 start=clock(); BubbleSort(R3,n); end=clock(); tim4=end-start;//快速排序 5 start=clock(); QuickSort(R4,0,n-1); end=clock(); tim5=end-start;//堆排序 6 start=clock(); HeapSort(R5,n); end=clock(); tim6=end-start;/*****************************输出格式**********************************/printf("┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓\n");printf("┃排序类型 ┃ 时间(ms) ┃ 比较次数 ┃ 移动次数 ┃\n");printf("┃━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┃\n");printf("┃直接插入 ┃ %10f ┃ %10d ┃ %10d ┃\n",tim1,cmp1,move1);printf("┃━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┃\n");printf("┃折半排序 ┃ %10f ┃ %10d ┃ %10d ┃\n",tim2,cmp2,move2);printf("┃━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┃\n");printf("┃希尔排序 ┃ %10f ┃ %10d ┃ %10d ┃\n",tim3,cmp3,move3);printf("┃━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┃\n");printf("┃冒泡排序 ┃ %10f ┃ %10d ┃ %10d ┃\n",tim4,cmp4,move4);printf("┃━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┃\n");printf("┃快速排序 ┃ %10f ┃ %10d ┃ %10d ┃\n",tim5,cmp5,move5);printf("┃━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┃\n");printf("┃堆排序 ┃ %10f ┃ %10d ┃ %10d ┃\n",tim6,cmp6,move6);printf("┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛\n");/********************************清除数据***************************************/ cmp1=0;cmp2=0;cmp3=0;cmp4=0;cmp5=0;cmp6=0; move1=0;move2=0;move3=0;move4=0;move5=0;move6=0; printf("\n"); printf("\n"); printf("\n"); system("pause");} return 0;}/***********************************************************
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#ifndef SORT_H_INCLUDED#define SORT_H_INCLUDED#include <malloc.h>extern int cmp1,cmp2,cmp3,cmp4,cmp5,cmp6;extern int move1,move2,move3,move4,move5,move6;#define MaxSize 10000//下面的符号常量和结构体针对基数排序#define Radix 10 //基数的取值#define Digits 10 //关键字位数typedef int KeyType; //定义关键字类型typedef char InfoType[10];typedef struct //记录类型{ KeyType key; //关键字项 InfoType data; //其他数据项,类型为InfoType} RecType; //排序的记录类型定义typedef struct node{ KeyType data; //记录的关键字，同算法讲解中有差别 struct node *next;} RadixRecType;void BubbleSort(RecType R[],int n);//冒泡排序void QuickSort(RecType R[],int s,int t);//快速排序void SelectSort(RecType R[],int n);//简单选择排序void HeapSort(RecType Rp[],int n);//堆排序void sift(RecType R[],int low,int high);//调整堆void Merge(RecType R[],int low,int mid,int high);//两路归并void MergePass(RecType R[],int length,int n); //对整个数序进行一趟归并void MergeSort(RecType R[],int n); //自底向上的二路归并算法void CreateLink(RadixRecType *&p,RecType R[],int n); //采用后插法产生链表void DestoryLink(RadixRecType *&p);//8. 基数排序的辅助函数，释放基数排序用的链表void RadixSort(RadixRecType *&p);//8. 实现基数排序:*p为待排序序列链表指针,基数R和关键字位数D已经作为符号常量定义好void InsertSort1(RecType R[],int n); //对R[0..n-1]按递增有序进行折半插入排序void InsertSort(RecType R[],int n); //对R[0..n-1]按递增有序进行直接插入排序void ShellSort(RecType R[],int n);//希尔排序#endif // SORT_H_INCLUDED/**************************************************************************
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*文件名称：Sort.c
*文件标识：无
*内容摘要：该代码用于获取满足后缀要求的第一个文件
*其它说明：无
*当前版本：V1.0
*作者：刘涛
*完成日期：20171219
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*修改记录：无
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*版本号：V1.0
*修改人：刘涛
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#include "sort.h"#include <stdio.h>/**********************************************************功能描述：冒泡排序*输入参数：RecType R[]-待排序数组,int n-元素个数*输出参数：无*返回值：0-成功 其他-失败*其它说明：消息字段之间用分号(;)分隔************************************************************/void BubbleSort(RecType R[],int n) //冒泡排序{ int i,j,exchange; RecType tmp; for(i=0;i<n-1;i++) { exchange=0; for(j=n-1;j>i;j--) { cmp4++; //比较次数+1 if(R[j].key<R[j-1].key) { tmp=R[j]; R[j]=R[j-1]; R[j-1]=tmp; move4+=2; //移动次数+2 } } }}/**********************************************************功能描述：快速排序*输入参数：RecType R[]-待排序数组,int s-元素最小下标，Int t-元素最大下标*输出参数：无*返回值：0-成功 其他-失败*其它说明：消息字段之间用分号(;)分隔************************************************************/void QuickSort(RecType R[],int s,int t) //快速排序{ int i=s,j=t; RecType tmp; if(s<t) { tmp=R[s]; while(i!=j) { cmp5++; //比较次数+1 while(j>i && R[j].key>=tmp.key) j--; R[i]=R[j]; move5++; //移动次数+1 while(i<j && R[i].key<=tmp.key) i++; R[j]=R[i]; move5++; //移动次数+1 } R[i]=tmp; move5++; //移动次数+1 QuickSort(R,s,i-1); QuickSort(R,i+1,t); }}/**********************************************************功能描述：简单选择排序*输入参数：RecType R[]-待排序数组,int n-元素个数*输出参数：无*返回值：0-成功 其他-失败*其它说明：消息字段之间用分号(;)分隔************************************************************/void SelectSort(RecType R[],int n) //简单选择排序{ int i,j,k,l; RecType temp; for(i=0;i<n-1;i++) { k=i; for(j=i+1;j<n;j++) if(R[j].key>R[k].key) k=j; if(k!=i) { temp=R[i]; R[i]=R[k]; R[k]=temp; } }}/**********************************************************功能描述：调整堆*输入参数：RecType R[]-待排序数组,int low-元素最小下标，Int high-元素最大下标*输出参数：无*返回值：0-成功 其他-失败*其它说明：消息字段之间用分号(;)分隔************************************************************/void sift(RecType R[],int low,int high) //调整堆{ int i=low,j=2*i; //R[j]是R[i]的左孩子 RecType temp=R[i]; while (j<=high) { if (j<high && R[j].key<R[j+1].key) //若右孩子较大,把j指向右孩子 {j++;cmp6++;} //变为2i+1 //比较次数+1 if (temp.key<R[j].key) { R[i]=R[j]; //将R[j]调整到双亲结点位置上 move6++; //移动次数+1 i=j; //修改i和j值,以便继续向下筛选 j=2*i; cmp6++; //比较次数+1 } else break; //筛选结束 } R[i]=temp; //被筛选结点的值放入最终位置 move6++; //移动次数+1}/**********************************************************功能描述：堆排序*输入参数：RecType R[]-待排序数组,int n-元素个数*输出参数：无*返回值：0-成功 其他-失败*其它说明：消息字段之间用分号(;)分隔************************************************************/void HeapSort(RecType R[],int n) //堆排序{ int i; RecType temp; for (i=n/2; i>=1; i--) //循环建立初始堆 sift(R,i,n); for (i=n; i>=2; i--) //进行n-1次循环,完成推排序 { temp=R[1]; //将第一个元素同当前区间内R[1]对换 R[1]=R[i]; R[i]=temp; move6+=2; //移动次数+2 sift(R,1,i-1); //筛选R[1]结点,得到i-1个结点的堆 }}/**********************************************************功能描述：调整堆*输入参数：RecType R[]-待排序数组,int low-元素最小下标，int mid-元素中间下标,Int high-元素最大下标*输出参数：无*返回值：0-成功 其他-失败*其它说明：消息字段之间用分号(;)分隔************************************************************/void Merge(RecType R[],int low,int mid,int high) //归并排序{ RecType *R1; int i=low,j=mid+1,k=0; R1=(RecType *)malloc((high-low+1)*sizeof(RecType)); while(i<=mid && j<=high) if(R[i].key<=R[j].key) { R1[k]=R[i]; i++; k++; } else { R1[k]=R[j]; j++; k++; } while(i<=mid) { R1[k]=R[i]; i++; k++; } while(j<high) { R1[k]=R[j]; j++; k++; } for(k=0,i=low;i<=high;k++,i++) R[i]=R1[k];}void MergePass(RecType R[],int length,int n) //对整个数序进行一趟归并{ int i; for(i=0;i+2*length-1<n;i=i+2*length) Merge(R,i,i+length-1,i+2*length-1); if(i+length-1<n) Merge(R,i,i+length-1,n-1);}void MergeSort(RecType R[],int n) //自底向上的二路归并算法{ int length; for(length=1;length<n;length=2*length);}//基数排序//8. 基数排序的辅助函数，创建基数排序用的链表void CreateLink(RadixRecType *&p,RecType R[],int n) //采用后插法产生链表{ int i; RadixRecType *s,*t; for (i=0; i<n; i++) { s=(RadixRecType *)malloc(sizeof(RadixRecType)); s->data = R[i].key; if (i==0) { p=s; t=s; } else { t->next=s; t=s; } } t->next=NULL;}//8. 基数排序的辅助函数，释放基数排序用的链表void DestoryLink(RadixRecType *&p){ RadixRecType *q; while(p!=NULL) { q=p->next; free(p); p=q; } return;}//8. 实现基数排序:*p为待排序序列链表指针,基数R和关键字位数D已经作为符号常量定义好void RadixSort(RadixRecType *&p){ RadixRecType *head[Radix],*tail[Radix],*t; //定义各链队的首尾指针 int i,j,k; unsigned int d1, d2=1; //用于分离出第i位数字，见下面的注释 for (i=1; i<=Digits; i++) //从低位到高位循环 { //分离出倒数第i位数字，先通过对d1=10^i取余，得到其后i位，再通过整除d2=10^(i-1)得到第i位 //例如，分离出倒数第1位，即个位数，先对d1=10取余，再整除d2=1 //再例如，分离出倒数第2位，即十位数，先对d1=100取余，再整除d2=10 //循环之前，d2已经初始化为1，在这一层循环末增加10倍 //下面根据d2，得到d1的值 d1=d2*10; for (j=0; j<Radix; j++) //初始化各链队首、尾指针 head[j]=tail[j]=NULL; while (p!=NULL) //对于原链表中每个结点循环 { k=(p->data%d1)/d2; //分离出第i位数字k if (head[k]==NULL) //进行分配 { head[k]=p; tail[k]=p; } else { tail[k]->next=p; tail[k]=p; } p=p->next; //取下一个待排序的元素 } p=NULL; //重新用p来收集所有结点 for (j=0; j<Radix; j++) //对于每一个链队循环 if (head[j]!=NULL) //进行收集 { if (p==NULL) { p=head[j]; t=tail[j]; } else { t->next=head[j]; t=tail[j]; } } t->next=NULL; //最后一个结点的next域置NULL //下面更新用于分离出第i位数字的d2 d2*=10; }}/**********************************************************功能描述：直接插入排序*输入参数：RecType R[]-待排序数组,int n-元素个数*输出参数：无*返回值：0-成功 其他-失败*其它说明：消息字段之间用分号(;)分隔************************************************************/void InsertSort(RecType R[],int n) //对R[0..n-1]按递增有序进行直接插入排序{ int i,j; RecType tmp; for (i=1; i<n; i++) { tmp=R[i]; j=i-1; //从右向左在有序区R[0..i-1]中找R[i]的插入位置 while (j>=0 && tmp.key<R[j].key) { R[j+1]=R[j]; //将关键字大于R[i].key的记录后移 j--; cmp1++; //比较次数+1 move1++; //移动次数+1 } R[j+1]=tmp; //在j+1处插入R[i] move1+=2; //移动次数+2 }}/**********************************************************功能描述：折半插入排序*输入参数：RecType R[]-待排序数组,int n-元素个数*输出参数：无*返回值：0-成功 其他-失败*其它说明：消息字段之间用分号(;)分隔************************************************************/void InsertSort1(RecType R[],int n) //对R[0..n-1]按递增有序进行折半插入排序{ int i,j,low,high,mid; RecType tmp; for (i=1; i<n; i++) { tmp=R[i]; low=0; high=i-1; while (low<=high) { mid=(low+high)/2; if (tmp.key<R[mid].key) high=mid-1; else low=mid+1; cmp2++; } for (j=i-1; j>=high+1; j--) {R[j+1]=R[j];move2++;} R[high+1]=tmp; }}/**********************************************************功能描述：希尔排序*输入参数：RecType R[]-待排序数组,int n-元素个数*输出参数：无*返回值：0-成功 其他-失败*其它说明：消息字段之间用分号(;)分隔************************************************************/void ShellSort(RecType R[],int n)//希尔排序{ int i,j,gap,k; RecType tmp; gap=n/2; while(gap>0) { for(i=gap;i<n;i++) { tmp=R[i]; j=i-gap; while(j>=0 && tmp.key<R[j].key) { cmp3++; //比较次数+1 R[j+gap]=R[j]; move3++; //移动次数+1 j=j-gap; } R[j+gap]=tmp; move3+=2; //移动次数+2 j=j-gap; } gap=gap/2; }}
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