数据结构课程设计报告排序综合

数据结构课程设计报告专 业 计算机科学与技术 班 级 (1) 姓 名 学 号 指导教师 起止时间 2011.102011.12 课程设计：排序综合一、任务描述（1）至少采用三种方法实现上述问题求解（提示，可采用的方法有插入排序、希尔排序、冒泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、归并排序）。并把排序后的结果保存在不同的文件中。（2）统计每一种排序方法的性能（以上机运行程序所花费的时间为准进行对比），找出其中两种较快的方法。二、问题分析1、功能分析 分析设计课题的要求，要求编程实现以下功能：（1）显示随机数：调用Dip()函数输出数组a。数组a中保存有随机产生的随机数。 （2）直接选择排序：通过n-I次关键字间的比较，从n-i+1个记录中选出关键字最小的记录，并和第i个记录交换之。 （3）冒泡排序：如果有n个数，则要进行n-1趟比较。在第1趟比较中要进行n-1次两两比较，在第j趟比较中要进行n-j次两两比较。 （4）希尔排序：先将整个待排记录序列分割成为若干子序列分别进行直接插入排序，待整个序列中的记录“基本有序”时，再对全体记录进行一次直接插入排序。 （5）直接插入排序：将一个记录插入到已排序好的有序表中，从而得到一个新的、记录数增1的有序表。设整个排序有n个数，则进行n-1趟插入，即：先将序列中的第1个记录看成是一个有序的子序列，然后从第2个记录起逐个进行插入，直至整个序列变成按关键字非递减有序列为止。（6）显示各排序算法排序后的的数据和时间效率，并比较找出其中2种较快的方法。2、数据对象分析 排序方式：直接选择排序、冒泡排序、希尔排序、直接插入排序显示排序后的的数据和时间效率。三、数据结构设计1.主要全程变量及数据结构 数据结构： typedef struct KeyType key; InfoType otherinfo; RedType;typedef struct RedType rMAXSIZE+1; int length; SqList; 2.算法的入口参数及说明#include <stdio.h>#define MAXSIZE 20#define LT(a,b) (a)<(b) /宏定义typedef int KeyType; /定义关键字KeyType为inttypedef int InfoType; /定义关键字InfoType为inttypedef struct /RedType结构定义 KeyType key; InfoType otherinfo; /记录中其他信息域的类型RedType;typedef struct /SqList结构定义 RedType rMAXSIZE+1; /定义大小 int length; /length为待排记录个数SqList;四、功能设计（一）主控菜单设计为实现排序的操作功能，首先设计一个含有多个菜单项的主控菜单程序，然后再为这些菜单项配上相应的功能。程序运行后，给出11个菜单项的内容和输入提示，如下：欢迎来到排序综合系统！菜单(1)-直接插入排序(2)-直接选择排序(3)-冒泡排序(4)-快速排序(5)-堆排序 (6)-时间效率比较(7)-显示随机数 (0)-退出系统请在上述序号中选择一个并输入：（二）程序模块结构由课题要求可将程序划分为以下几个模块（即实现程序功能所需的函数）：l 主控菜单项选择函数menu_select()l 插入排序函数：InsertSort()l 选择排序函数：SelectSort()l 冒泡排序函数：BubbleSort()l 堆排序函数：heapsort()（三）函数调用关系程序的主要结构（函数调用关系）如下图所示。 其中main()是主函数，它进行菜单驱动，根据选择项10调用相应的函数。（四）函数实现#include <stdio.h>#include <conio.h> #include <stdlib.h>#include <windows.h>#include <time.h>#define N 30000void Wrong() printf("n=>按键错误!n");getchar();void Disp(int a)int i;system("cls"); for(i=0;i<N;i+) if(i-1)%10=9) printf("n"); printf("%-7d",ai); void InsertSort(int a,int p) /插入排序 int i,j,temp; for(i=1;i<N;i+) temp=ai; for(j=i;j>0&&aj-1>temp;j-) aj=aj-1; aj=temp; void SelectSort(int a,int p) /选择排序 int i,j,k; for(i=0;i<N-1;i+) k=i; for(j=i+1;j<N;j+) if(aj<ak) k=j; if(k!=i) int temp; temp=ak; ak=ai; ai=temp; void BubbleSort(int a,int p) /*冒泡排序算法*/ int i,j,temp; for (i=0;i<N-1;i+) for (j=N-1;j>i;j-) /*比较,找出本趟最小关键字的记录*/ if (aj<aj-1) temp=aj; /*进行交换,将最小关键字记录前移*/ aj=aj-1; aj-1=temp; void creatheap(int a,int i,int n) /创建堆int j;int t;t=ai;j=2*(i+1)-1;while(j<=n)if(j<n)&&(aj<aj+1)j+;if(t<aj)ai=aj;i=j;j=2*(i+1)-1;elsej=n+1;ai=t;void heapsort(int a,int n,int p) /堆排序int i;int t;for(i=n/2-1;i>=0;i-)creatheap(a,i,n-1);for(i=n-1;i>=1;i-)t=a0;a0=ai;ai=t;creatheap(a,0,i-1);void quicksort(int a,int n,int p) int i,j,low,high,temp,top=-1; struct node int low,high; stN; top+; sttop.low=0;sttop.high=n-1; while(top>-1) low=sttop.low;high=sttop.high; top-; i=low;j=high; if(low<high) temp=alow; while(i!=j) while(i<j&&aj>temp)j-; if(i<j)ai=aj;i+; while(i<j&&ai<temp)i+; if(i<j)aj=ai;j-; ai=temp; top+;sttop.low=low;sttop.high=i-1; top+;sttop.low=i+1;sttop.high=high; double TInsertSort(int a,int p)int i;int bN; for(i=0;i<N;i+) bi=ai;LARGE_INTEGER m_liPerfFreq=0;QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq); LARGE_INTEGER m_liPerfStart=0; QueryPerformanceCounter(&m_liPerfStart);InsertSort(b,p);LARGE_INTEGER liPerfNow=0; QueryPerformanceCounter(&liPerfNow); double time=liPerfNow.QuadPart - m_liPerfStart.QuadPart; time/=m_liPerfFreq.QuadPart;if(p!=6)Disp(b);getchar();printf("n用直接插入排序法用的时间为%f秒；",time);FILE *fp; fp=fopen("直接插入排序.txt","w"); for(i=0;i<N;i+) fprintf(fp,"%d ",bi); fclose(fp);return(time);double TSelectSort(int a,int p)int i;int bN;for(i=0;i<N;i+)bi=ai;LARGE_INTEGER m_liPerfFreq=0;QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq); LARGE_INTEGER m_liPerfStart=0; QueryPerformanceCounter(&m_liPerfStart);SelectSort(b,p);if(p!=6)Disp(b);getchar();LARGE_INTEGER liPerfNow=0; QueryPerformanceCounter(&liPerfNow); double time=liPerfNow.QuadPart - m_liPerfStart.QuadPart; time/=m_liPerfFreq.QuadPart;printf("n用直接选择排序法用的时间为%f秒；",time);FILE *fp; fp=fopen("直接选择排序.txt","w");for(i=0;i<N;i+) fprintf(fp,"%d ",bi);fclose(fp);return(time);double TBubbleSort(int a,int p)int i;int bN;for(i=0;i<N;i+)bi=ai;LARGE_INTEGER m_liPerfFreq=0;QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq); LARGE_INTEGER m_liPerfStart=0; QueryPerformanceCounter(&m_liPerfStart);BubbleSort(b,p);LARGE_INTEGER liPerfNow=0; QueryPerformanceCounter(&liPerfNow); double time=liPerfNow.QuadPart - m_liPerfStart.QuadPart; time/=m_liPerfFreq.QuadPart;if(p!=6)Disp(b);getchar();printf("n用冒泡排序法用的时间为%f秒；",time);FILE *fp; fp=fopen("冒泡排序.txt","w"); for(i=0;i<N;i+) fprintf(fp,"%d ",bi);fclose(fp);return(time);double Theapsort(int a,int n,int p) int i;int bN;for(i=0;i<N;i+)bi=ai;LARGE_INTEGER m_liPerfFreq=0;QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq); LARGE_INTEGER m_liPerfStart=0; QueryPerformanceCounter(&m_liPerfStart);heapsort(b,N,p);LARGE_INTEGER liPerfNow=0; QueryPerformanceCounter(&liPerfNow); double time=liPerfNow.QuadPart - m_liPerfStart.QuadPart; time/=m_liPerfFreq.QuadPart;if(p!=6)Disp(b);getchar();printf("n用堆排序法用的时间为%f秒；",time);FILE *fp; fp=fopen("堆排序.txt","w");for(i=0;i<N;i+) fprintf(fp,"%d ",bi);fclose(fp);return(time);double Tquicksort(int a,int n,int p)int i;int bN; for(i=0;i<N;i+) bi=ai;LARGE_INTEGER m_liPerfFreq=0;QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq); LARGE_INTEGER m_liPerfStart=0; QueryPerformanceCounter(&m_liPerfStart);quicksort(b,N,p);LARGE_INTEGER liPerfNow=0; QueryPerformanceCounter(&liPerfNow); double time=liPerfNow.QuadPart - m_liPerfStart.QuadPart; time/=m_liPerfFreq.QuadPart;if(p!=6) Disp(b);getchar(); printf("n用快速排序法用的时间为%f秒；",time);FILE *fp;fp=fopen("快速排序.txt","w"); for(i=0;i<N;i+) fprintf(fp,"%d ",bi); fclose(fp); return(time);void BubleSort(double a) /时间数组的冒泡排序 int i,j; double temp; for(i=1;i<6;i+) for(j=4;j>=i;j-) if(aj+1<aj) temp=aj+1; aj+1=aj; aj=temp; void menu()printf(" 欢迎来到排序综合系统! n");printf(" = n");printf(" n");printf(" 菜 单 n");printf(" n");printf(" n");printf(" (1)-直接插入排序 n");printf(" (2)-直接选择排序 n");printf(" (3)-冒泡排序 n");printf(" (4)-快速排序 n");printf(" (5)-堆排序 n");printf(" (6)-时间效率比较 n");printf(" (7)-显示随机数 n");printf(" (0)-退出系统 n");printf("n 请在上述序号中选择一个并输入: ");void main() int i,p,aN; srand(int)time(NULL); /*随机种子*/ for(i=0;i<N;i+) ai=rand()%50000+1; while(1) system("cls"); menu(); scanf("%d",&p); if(p=0) printf("=>谢谢使用!n"); getchar(); break; double TIMES5,TIMES15;/时间数组 switch(p) case 1:TInsertSort(a,p);printf("n请按任意键继续.");getchar();break; case 2:TSelectSort(a,p);printf("n请按任意键继续.");getchar();break; case 3:TBubbleSort(a,p);printf("n请按任意键继续.");getchar();break; case 4:Tquicksort(a,N,p);printf("n请按任意键继续.");getchar();break; case 5:Theapsort(a,N,p);printf("n请按任意键继续.");getchar();break; case 6:system("cls");TIMES11=TIMES1=TInsertSort(a,p);TIMES12=TIMES2=TSelectSort(a,p); TIMES13=TIMES3=TBubbleSort(a,p);TIMES14=TIMES4=Tquicksort(a,N,p);TIMES15=TIMES5=Theapsort(a,N,p);getchar(); BubleSort(TIMES); printf("nn"); printf("排序这组数据两种较快的排序法分别是：n"); if(TIMES1=TIMES11) printf("直接插入排序:%f秒!n",TIMES1); if(TIMES1=TIMES12) printf("直接选择排序:%f秒!n",TIMES1); if(TIMES1=TIMES13) printf("冒泡排序:%f秒!n",TIMES1); if(TIMES1=TIMES14) printf("快速排序:%f秒!n",TIMES1); if(TIMES1=TIMES15) printf("堆排序:%f秒!n",TIMES1); if(TIMES1!=TIMES2) if(TIMES2=TIMES11) printf("直接插入排序:%f秒!n",TIMES2); if(TIMES2=TIMES12) printf("直接选择排序%f秒!n",TIMES2); if(TIMES2=TIMES13) printf("冒泡排序%f秒!n",TIMES2); if(TIMES2=TIMES14) printf("快速排序%f秒!n",TIMES2); if(TIMES2=TIMES15) printf("堆排序%f秒!n",TIMES2); printf("n请按任意键继续.");srand(int)time(NULL); for(i=0;i<N;i+) ai=rand()%30000+1; getchar();break;case 7:Disp(a);FILE *fp;fp=fopen("随机数.txt","w");for(i=0;i<N;i+)fprintf(fp,"%d ",ai);fclose(fp);getchar();printf("n请按任意键继续.");getchar();break;default:Wrong();printf("n请按任意键继续.");getchar();break; 五、测试数据和结果 本程序在VC+环境下实现，下面是对以上测试数据的运行结果。(1) 主菜单显示如下：(2)各分界面：主菜单测试结果六、结束语在这次的数据结构课程设计中,排序综合,通过该题目的设计过程,加深了对排序算法的理解,对排序算法上基本运算的实现有所掌握,对课本中所学的各种数据结构进一步理解和掌握,学会了如何把学到的知识用于解决实际问题,锻炼了自己动手的能力。