目录
排序综合
一、问题描述
二、运行环境说明
三、代码段
四、效果展示
排序综合
备注：大二（上）数据结构课程设计B题
一、问题描述
给定N个（长整型范围内的）整数，要求输出从小到大排序后的结果
本题旨在测试各种排序算法在各种数据情况下的表现
各组测试数据特点如下：
· 数据1：11个不相同的整数；
· 数据2：1000个随机整数；
· 数据3：10000个随机整数；
· 数据4：100000个随机整数；
· 数据5：100000个顺序整数；
· 数据6：100000个逆序整数
输入格式：
第一行给出正整数N（N≤100000）
随后一行给出N个（长整型范围内的）整数，其间以空格分隔
输出格式：
在一行中输出从小到大排序后的结果，数字间以1个空格分隔
输入样例：
11
4 981 10 -17 0 -20 29 50 8 43 -5
输出样例：
-20 -17 -5 0 4 8 10 29 43 50 981
【测试任务】
（1）按上述输入样例的格式生成数据1~数据6这6组数据集，
分别存储到data1.txt ~ data6.txt这6个文件中
（2）实现以下6种排序算法：
直接插入排序、希尔排序、起泡排序、快速排序、简单选择排序、堆排序
（3）在主函数中分别调用上述排序函数，对data1.txt ~ data6.txt文件中的数据进行排序，
并记录不同排序算法对不同数据集进行排序的耗时，将耗时输出到显示器，
并将排序结果按输出样例格式输出到result1.txt ~ result6.txt这6个文件中
二、运行环境说明
三、代码段
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include <ctime>
using namespace std;
//--------------------------------------------------------------------------------------------
void InsertSort(int arr[], int length) //直接插入排序
{
if (arr == nullptr || length <= 0)
return;
for(int i=2;i<=length;i++)
if(arr[i]<arr[i-1])
{
arr[0]=arr[i];
arr[i]=arr[i-1];
int j=i-2;
for(;j>=1 && arr[0]<arr[j];j--)
arr[j+1]=arr[j];
arr[j+1]=arr[0];
}
}
void MinShellSort(int arr[], int length, int dk)
{
for(int i=dk+1;i<=length;i++)
if(arr[i]<arr[i-dk])
{
arr[0]=arr[i];
int j=i-dk;
for(;j>=1 && arr[0]<arr[j];j-=dk)
arr[j+dk]=arr[j];
arr[j+dk]=arr[0];
}
}
void MainShellSort(int arr[], int length,int dt[],int len) //希尔排序
{
for(int k=0;k<len;k++)
MinShellSort(arr,length,dt[k]);
}
void BubbleSort(int arr[], int length) //冒泡排序
{
bool flag=true;
int m=length-1;
while(m>0 && flag)
{
flag=false;
for(int j=1;j<=m;j++)
if(arr[j]>arr[j+1])
{
flag=true;
int tem=arr[j];
arr[j]=arr[j+1];
arr[j+1]=tem;
}
m--;
}
}
void QuickSort(int q[],int l,int r) //快速排序
{
if(l>=r) return;
int i=l-1,j=r+1,x=q[l+r>>1];
while(i<j)
{
do i++; while(q[i]<x);
do j--; while(q[j]>x);
if(i<j) swap(q[i],q[j]);
}
QuickSort(q,l,j);
QuickSort(q,j+1,r);
}
void SelectSort(int arr[], int length) //简单选择排序
{
for(int i=1;i<length;i++)
{
int k=i;
for(int j=i+1;j<=length;j++)
if(arr[j]<arr[k])
k=j;
if(k!=i)
{
int tem=arr[i];
arr[i]=arr[k];
arr[k]=tem;
}
}
}
void HeapAdjust(int arr[],int s,int m)
{
int rc=arr[s];
for(int j=2*s;j<=m;j*=2)
{
if(j<m && arr[j]<arr[j+1]) j++;
if(rc>=arr[j]) break;
arr[s]=arr[j];
s=j;
}
arr[s]=rc;
}
void CreatHeap(int arr[], int length)
{
int n=length;
for(int i=n/2;i>0;i--)
HeapAdjust(arr,i,n);
}
void HeapSort(int arr[], int length) //堆排序
{
CreatHeap(arr,length);
for(int i=length;i>1;i--)
{
int tem=arr[1];
arr[1]=arr[i];
arr[i]=tem;
HeapAdjust(arr,1,i-1);
}
}
//--------------------------------------------------------------------------------------------
void GetData() //获取整数数据函数
{
FILE *fp1,*fp2,*fp3,*fp4,*fp5,*fp6; //文件指针
fp1 = fopen("data1.txt", "w");
fprintf(fp1,"11\n");
fclose(fp1);
fp1 = fopen("data1.txt", "a");
fprintf(fp1,"4 981 10 -17 0 -20 29 50 8 43 -5");
fclose(fp1);
fp2 = fopen("data2.txt", "w");
fprintf(fp2,"1000\n");
fclose(fp2);
fp2 = fopen("data2.txt", "a");
srand((int)time(0)); //随机种子
for(int i=1;i<=1000;i++)
fprintf(fp2,"%d ",((rand()<<15)+rand())%10000); //随机整数的范围为[0,10000)
fclose(fp2);
fp3 = fopen("data3.txt", "w");
fprintf(fp3,"10000\n");
fclose(fp3);
fp3 = fopen("data3.txt", "a");
srand((int)time(0)); //随机种子
for(int i=1;i<=10000;i++)
fprintf(fp3,"%d ",((rand()<<15)+rand())%100000); //随机整数的范围为[0,100000)
fclose(fp3);
fp4 = fopen("data4.txt", "w");
fprintf(fp4,"100000\n");
fclose(fp4);
fp4 = fopen("data4.txt", "a");
srand((int)time(0)); //随机种子
for(int i=1;i<=100000;i++)
fprintf(fp4,"%d ",((rand()<<15)+rand())%1000000); //随机整数的范围为[0,1000000)
fclose(fp4);
fp5 = fopen("data5.txt", "w");
fprintf(fp5,"100000\n");
fclose(fp5);
fp5 = fopen("data5.txt", "a");
for(int i=1;i<=100000;i++)
fprintf(fp5,"%d ",i); //100000个顺序整数
fclose(fp5);
fp6 = fopen("data6.txt", "w");
fprintf(fp6,"100000\n");
fclose(fp6);
fp6 = fopen("data6.txt", "a");
for(int i=100000;i>=1;i--)
fprintf(fp6,"%d ",i); //100000个逆序整数
fclose(fp6);
}
//--------------------------------------------------------------------------------------------
void InitData(int R1[],int R2[],int R3[],int R4[],int R5[],int R6[]) //读取整数数据函数
{
FILE *fp1,*fp2,*fp3,*fp4,*fp5,*fp6; //文件指针
if((fp1 = fopen("data1.txt", "r")) == NULL)
cout << "不能打开文件data1.txt" << endl;
else
{
int count1=0;
while(!feof(fp1))
{
fscanf(fp1,"%d",&R1[count1]);
count1++;
}
}
fclose(fp1);
if((fp2 = fopen("data2.txt", "r")) == NULL)
cout << "不能打开文件data2.txt" << endl;
else
{
int count2=0;
while(!feof(fp2))
{
fscanf(fp2,"%d",&R2[count2]);
count2++;
}
}
fclose(fp2);
if((fp3 = fopen("data3.txt", "r")) == NULL)
cout << "不能打开文件data3.txt" << endl;
else
{
int count3=0;
while(!feof(fp3))
{
fscanf(fp3,"%d",&R3[count3]);
count3++;
}
}
fclose(fp3);
if((fp4 = fopen("data4.txt", "r")) == NULL)
cout << "不能打开文件data4.txt" << endl;
else
{
int count4=0;
while(!feof(fp4))
{
fscanf(fp4,"%d",&R4[count4]);
count4++;
}
}
fclose(fp4);
if((fp5 = fopen("data5.txt", "r")) == NULL)
cout << "不能打开文件data5.txt" << endl;
else
{
int count5=0;
while(!feof(fp5))
{
fscanf(fp5,"%d",&R5[count5]);
count5++;
}
}
fclose(fp5);
if((fp6 = fopen("data6.txt", "r")) == NULL)
cout << "不能打开文件data6.txt" << endl;
else
{
int count6=0;
while(!feof(fp6))
{
fscanf(fp6,"%d",&R6[count6]);
count6++;
}
}
fclose(fp6);
}
//--------------------------------------------------------------------------------------------
double VariousSort(char c, int R[], int length)
{
double t;
clock_t startTime,endTime;
if(c=='I')//直接插入排序
{
startTime = clock(); InsertSort(R,length); endTime = clock();
t = (double)(endTime - startTime)/CLOCKS_PER_SEC;
return t;
}
else if(c=='M')//希尔排序
{
int len=3;
int dt[]={5,3,1};
startTime = clock();
MainShellSort(R,length,dt,len);
endTime = clock();
t = (double)(endTime - startTime)/CLOCKS_PER_SEC;
return t;
}
else if(c=='B')//冒泡排序
{
startTime = clock(); BubbleSort(R,length); endTime = clock();
t = (double)(endTime - startTime)/CLOCKS_PER_SEC;
return t;
}
else if(c=='Q')//快速排序
{
startTime = clock(); QuickSort(R,1,length); endTime = clock();
t = (double)(endTime - startTime)/CLOCKS_PER_SEC;
return t;
}
else if(c=='S')//简单选择排序
{
startTime = clock(); SelectSort(R,length); endTime = clock();
t = (double)(endTime - startTime)/CLOCKS_PER_SEC;
return t;
}
else//堆排序
{
startTime = clock(); HeapSort(R,length); endTime = clock();
t = (double)(endTime - startTime)/CLOCKS_PER_SEC;
return t;
}
}
//--------------------------------------------------------------------------------------------
void GetResult(int R1[],int R2[],int R3[],int R4[],int R5[],int R6[]) //获取排序结果函数
{
double t[10];
InitData(R1,R2,R3,R4,R5,R6);
t[1]=VariousSort('I', R1, 11);
t[2]=VariousSort('I', R2, 1000);
t[3]=VariousSort('I', R3, 10000);
t[4]=VariousSort('I', R4, 100000);
t[5]=VariousSort('I', R5, 100000);
t[6]=VariousSort('I', R6, 100000);
printf("直接插入排序：\n");
for(int i=1;i<=6;i++)
printf("排序数据%d用时%lf秒\n",i,t[i]);
printf("对六类数据排序所用总时间为%lf秒\n",t[1]+t[2]+t[3]+t[4]+t[5]+t[6]);
puts("");
InitData(R1,R2,R3,R4,R5,R6);
t[1]=VariousSort('M', R1, 11);
t[2]=VariousSort('M', R2, 1000);
t[3]=VariousSort('M', R3, 10000);
t[4]=VariousSort('M', R4, 100000);
t[5]=VariousSort('M', R5, 100000);
t[6]=VariousSort('M', R6, 100000);
printf("希尔排序：\n");
for(int i=1;i<=6;i++)
printf("排序数据%d用时%lf秒\n",i,t[i]);
printf("对六类数据排序所用总时间为%lf秒\n",t[1]+t[2]+t[3]+t[4]+t[5]+t[6]);
puts("");
InitData(R1,R2,R3,R4,R5,R6);
t[1]=VariousSort('B', R1, 11);
t[2]=VariousSort('B', R2, 1000);
t[3]=VariousSort('B', R3, 10000);
t[4]=VariousSort('B', R4, 100000);
t[5]=VariousSort('B', R5, 100000);
t[6]=VariousSort('B', R6, 100000);
printf("冒泡排序：\n");
for(int i=1;i<=6;i++)
printf("排序数据%d用时%lf秒\n",i,t[i]);
printf("对六类数据排序所用总时间为%lf秒\n",t[1]+t[2]+t[3]+t[4]+t[5]+t[6]);
puts("");
InitData(R1,R2,R3,R4,R5,R6);
t[1]=VariousSort('Q', R1, 11);
t[2]=VariousSort('Q', R2, 1000);
t[3]=VariousSort('Q', R3, 10000);
t[4]=VariousSort('Q', R4, 100000);
t[5]=VariousSort('Q', R5, 100000);
t[6]=VariousSort('Q', R6, 100000);
printf("快速排序：\n");
for(int i=1;i<=6;i++)
printf("排序数据%d用时%lf秒\n",i,t[i]);
printf("对六类数据排序所用总时间为%lf秒\n",t[1]+t[2]+t[3]+t[4]+t[5]+t[6]);
puts("");
InitData(R1,R2,R3,R4,R5,R6);
t[1]=VariousSort('S', R1, 11);
t[2]=VariousSort('S', R2, 1000);
t[3]=VariousSort('S', R3, 10000);
t[4]=VariousSort('S', R4, 100000);
t[5]=VariousSort('S', R5, 100000);
t[6]=VariousSort('S', R6, 100000);
printf("简单选择排序：\n");
for(int i=1;i<=6;i++)
printf("排序数据%d用时%lf秒\n",i,t[i]);
printf("对六类数据排序所用总时间为%lf秒\n",t[1]+t[2]+t[3]+t[4]+t[5]+t[6]);
puts("");
InitData(R1,R2,R3,R4,R5,R6);
t[1]=VariousSort('H', R1, 11);
t[2]=VariousSort('H', R2, 1000);
t[3]=VariousSort('H', R3, 10000);
t[4]=VariousSort('H', R4, 100000);
t[5]=VariousSort('H', R5, 100000);
t[6]=VariousSort('H', R6, 100000);
printf("堆排序：\n");
for(int i=1;i<=6;i++)
printf("排序数据%d用时%lf秒\n",i,t[i]);
printf("对六类数据排序所用总时间为%lf秒\n",t[1]+t[2]+t[3]+t[4]+t[5]+t[6]);
FILE *fp1,*fp2,*fp3,*fp4,*fp5,*fp6; //文件指针
fp1 = fopen("result1.txt", "w");
for(int i=1;i<=11;i++)
fprintf(fp1,"%d ",R1[i]);
fclose(fp1);
fp2 = fopen("result2.txt", "w");
for(int i=1;i<=1000;i++)
fprintf(fp2,"%d ",R2[i]);
fclose(fp2);
fp3 = fopen("result3.txt", "w");
for(int i=1;i<=10000;i++)
fprintf(fp3,"%d ",R3[i]);
fclose(fp3);
fp4 = fopen("result4.txt", "w");
for(int i=1;i<=100000;i++)
fprintf(fp4,"%d ",R4[i]);
fclose(fp4);
fp5 = fopen("result5.txt", "w");
for(int i=1;i<=100000;i++)
fprintf(fp5,"%d ",R5[i]);
fclose(fp5);
fp6 = fopen("result6.txt", "w");
for(int i=1;i<=100000;i++)
fprintf(fp6,"%d ",R6[i]);
fclose(fp6);
}
//--------------------------------------------------------------------------------------------
int main()
{
int R1[20],R2[1010],R3[10010],R4[100010],R5[100010],R6[100010];
GetData();
printf("六类数据预览：\n");
printf("数据1：11个不相同的整数\n");
printf("数据2：1,000个[0,10000)范围内随机整数\n");
printf("数据3：10,000个[0,100000)范围内随机整数\n");
printf("数据4：100,000个[0,1000000)范围内随机整数\n");
printf("数据5：[1,100000]范围内所有整数从小到大排列\n");
printf("数据6：[1,100000]范围内所有整数从大到小排列\n\n");
printf("接下来将调用六类排序方法对以上六类数据进行从小到大排序，并测算排序所用时间！\n\n");
GetResult(R1,R2,R3,R4,R5,R6);
return 0;
}四、效果展示
