北邮数据结构实验-第三次实验-排序总结.doc

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北京邮电大学电信工程学院
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数据结构实验报告
1．实验要求
(1)实验目的
通过选择下面两个题目之一，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。
(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()函数测试排序算法的正确性。

2.程序分析
2.1存储结构
顺序表:
示意图：
a0a1a2a3a4a5a6a7

2.2关键算法分析

测试数据的产生：正序、逆序、随机数据
用两个数组实现乱序、顺序以及逆序数据的排序。
基本思想为：随机序列产生一个指定长度的乱序序列，然后通过memcpy()函数拷贝到第二个数组里，第二个数组作为乱序序列的保存数组，每次对第一个数组进行排序，之后拷贝第二个数组中的乱序序列到第一个数组，实现各次乱序排列。只要算法正确（第一步可以检验），之后顺序排列只需反复对第一个数组进行操作即可，再后用第二个数组保存逆序数组，然后同样在每次排序之后复制第二数组存储的乱序序列到第一组，对第一组反复排序即可。
<1>pRandom1=newlongint[Max+1];pRandom2=newlongint[Max+1];
<2>srand((unsigned)time(NULL));for(inti=1;i<=Max;i++)pRandom2[i]=rand();
<3>memcpy(obj.pRandom1,obj.pRandom2,(Max+1)*sizeof(longint));

排序算法：

<1>插入排序：依次将待排序的序列中的每一个记录插入到先前排序好的序列中，直到全部记录排序完毕。

/1/intj=0;
/2/for(inti=2;i<=Max;i++)parray[0]=parray[i];comparetimes[0]++;

/4/parray[j+1]=parray[0];movetimes[0]+=2;
示意图：

r1,r2,r3,…,ri-1,ri,ri+1,…,rn

有序区待插入无序区

<2>希尔排序：先将整个序列分割成若干个子列，分别在各个子列中运用直接插入排序，待整个序列基本有序时，再对全体记录进行一次直接插入排序。

intSort::ShellSort(longintparray[])
{intj=0;
for(intd=Max/2;d>=1;d/=2)
{for(inti=d+1;i<=Max;i++)
{parray[0]=parray[i];
comparetimes[1]++;
for(j=i-d;j>0&&parray[0]<parray[j];j-=d)
{parray[j+d]=parray[j];
movetimes[1]++;}
parray[j+d]=parray[0];
movetimes[1]+=2;}}
return0;}

<3>冒泡排序：两两比较相邻记录的关键码，如果反序则交换，直到没有反序记录为止。

intSort::BubbleSort(longintparray[])
{intexchange=Max;
intbound,j;
while(exchange)
{bound=exchange;
exchange=0;
for(j=1;j<bound;j++)
{comparetimes[2]++;
if(parray[j]>parray[j+1])
{parray[0]=parray[j];
parray[j]=parray[j+1];
parray[j+1]=parray[0];
exchange=j;
movetimes[2]+=3;}}}
return0;}

示意图：
r1,r2,r3,…,ri-1,ri,ri+1,…,rn

反序则交换有序区

<4>快速排序：首先选择一个基准，将记录分割为两部分，左支小于或等于基准，右支则大于基准，然后对两部分重复上述过程，直至整个序列排序完成。

intSort::QuickSort(longintparray[])
{QuickSortR