第十六周 项目3-归并排序算法的改进

问题及代码：

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1. /*          
2. *烟台大学计算机与控制工程学院           
3. *作    者：朱建豪       
4. *完成日期：2016年12月30日       
5. *问题描述：采用归并排序、快速排序等高效算法进行排序，当数据元素较少时(如n≤64)，经常直接使用直接插入排序算法等高复杂度的算法。这样做，会带来一定的好处，例如归并排序减少分配、回收临时存储区域的频次，快速排序减少递归层次等。   
6.            试按上面的思路，重新实现归并排序算法。  
7. */      

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1. #include <stdio.h>    
2. #include <malloc.h>    
3. #include <stdlib.h>    
4. #include <time.h>    
5. #define MinLength 64        //最短分段长度    
6. typedef int KeyType;    //定义关键字类型    
7. typedef char InfoType[10];    
8. typedef struct          //记录类型    
9. {    
10.     KeyType key;        //关键字项    
11.     InfoType data;      //其他数据项,类型为InfoType    
12. } RecType;              //排序的记录类型定义    
13.     
14. void GetData(RecType *&R, int n)    
15. {    
16.     srand(time(0));    
17.     R=(RecType*)malloc(sizeof(RecType)*n);    
18.     for(int i=0; i<n; i++)    
19.         R[i].key= rand();    
20.     printf("生成了%d条记录\n", n);    
21. }    
22.     
23. //对R[low..high]按递增有序进行直接插入排序    
24. void InsertSort(RecType R[],int low,int high)    
25. {    
26.     int i,j;    
27.     RecType tmp;    
28.     for (i=low; i<=high; i++)    
29.     {    
30.         tmp=R[i];    
31.         j=i-1;            //从右向左在有序区R[low..i-1]中找R[i]的插入位置    
32.         while (j>=low && tmp.key<R[j].key)    
33.         {    
34.             R[j+1]=R[j]; //将关键字大于R[i].key的记录后移    
35.             j--;    
36.         }    
37.         R[j+1]=tmp;      //在j+1处插入R[i]    
38.     }    
39. }    
40.     
41. //合并两个有序表    
42. void Merge(RecType R[],int low,int mid,int high)    
43. {    
44.     RecType *R1;    
45.     int i,j,k;    
46.     i=low,j=mid+1,k=0; //k是R1的下标,i、j分别为第1、2段的下标    
47.     R1=(RecType *)malloc((high-low+1)*sizeof(RecType));  //动态分配空间    
48.     while (i<=mid && j<=high)       //在第1段和第2段均未扫描完时循环    
49.         if (R[i].key<=R[j].key)     //将第1段中的记录放入R1中    
50.         {    
51.             R1[k]=R[i];    
52.             i++;    
53.             k++;    
54.         }    
55.         else                            //将第2段中的记录放入R1中    
56.         {    
57.             R1[k]=R[j];    
58.             j++;    
59.             k++;    
60.         }    
61.     while (i<=mid)                      //将第1段余下部分复制到R1    
62.     {    
63.         R1[k]=R[i];    
64.         i++;    
65.         k++;    
66.     }    
67.     while (j<=high)                 //将第2段余下部分复制到R1    
68.     {    
69.         R1[k]=R[j];    
70.         j++;    
71.         k++;    
72.     }    
73.     for (k=0,i=low; i<=high; k++,i++) //将R1复制回R中    
74.         R[i]=R1[k];    
75. }    
76.     
77. //一趟合并    
78. void MergePass(RecType R[],int length,int n)    //对整个数序进行一趟归并    
79. {    
80.     int i;    
81.     for (i=0; i+2*length-1<n; i=i+2*length)     //归并length长的两相邻子表    
82.         Merge(R,i,i+length-1,i+2*length-1);    
83.     if (i+length-1<n)                       //余下两个子表,后者长度小于length    
84.         Merge(R,i,i+length-1,n-1);          //归并这两个子表    
85. }    
86.     
87. //自底向上的二路归并算法，但太短的分段，用直接插入完成    
88. void MergeSort(RecType R[],int n)    
89. {    
90.     int length, i;    
91.     for(i=0;i<n;i+=MinLength)   //先按最短分段，用插入排序使之分段有序    
92.         InsertSort(R, i, ((i+MinLength-1<n)?(i+MinLength-1):n));    
93.     for (length=MinLength; length<n; length=2*length) //进行归并    
94.     {    
95.         MergePass(R,length,n);    
96.     }    
97. }    
98.     
99. int main()    
100. {    
101.     int i,n=10000;    
102.     RecType *R;    
103.     GetData(R, n);    
104.     MergeSort(R,n);    
105.     printf("排序后（前300个）:\n");    
106.     i=0;    
107.     while(i<300)    
108.     {    
109.         printf("%12d ",R[i].key);    
110.         i++;    
111.         if(i%5==0)    
112.             printf("\n");    
113.     }    
114.     printf("\n");    
115.     printf("排序后（后300个）:\n");    
116.     i=0;    
117.     while(i<300)    
118.     {    
119.         printf("%12d ",R[n-300+i].key);    
120.         i++;    
121.         if(i%5==0)    
122.             printf("\n");    
123.     }    
124.     printf("\n");    
125.     free(R);    
126.     return 0;    
127. }    

运行结果