桂 林 理 工 大 学
实 验 报 告
一、实验名称
实验8 排序
二、实验内容：
分别采用直接插人排序、希尔排序、冒泡排序、快速排序、简单选择排序、堆排序、归并排序等排序算法对简单的整型数组进行排序,并输出排序结果。
源码：
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
// 直接插入排序
void insertionSort(vector<int>& arr) {
int n = arr.size();
for (int i = 1; i < n; i++) {
int key = arr[i];
int j = i - 1;
while (j >= 0 && arr[j] > key) {
arr[j + 1] = arr[j];
j--;
}
arr[j + 1] = key;
}
}
// 希尔排序
void shellSort(vector<int>& arr) {
int n = arr.size();
for (int gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2) {
for (int i = gap; i < n; i++) {
int temp = arr[i];
int j = i;
while (j >= gap && arr[j - gap] > temp) {
arr[j] = arr[j - gap];
j -= gap;
}
arr[j] = temp;
}
}
}
// 冒泡排序
void bubbleSort(vector<int>& arr) {
int n = arr.size();
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
swap(arr[j], arr[j + 1]);
}
}
}
}
// 快速排序
void quickSort(vector<int>& arr, int low, int high) {
if (low < high) {
int pivot = arr[low];
int i = low, j = high;
while (i < j) {
while (i < j && arr[j] >= pivot) j--;
arr[i] = arr[j];
while (i < j && arr[i] <= pivot) i++;
arr[j] = arr[i];
}
arr[i] = pivot;
quickSort(arr, low, i - 1);
quickSort(arr, i + 1, high);
}
}
// 简单选择排序
void selectionSort(vector<int>& arr) {
int n = arr.size();
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
int min_idx = i;
for (int j = i + 1; j < n; j++) {
if (arr[j] < arr[min_idx]) {
min_idx = j;
}
}
swap(arr[i], arr[min_idx]);
}
}
// 堆排序
void heapify(vector<int>& arr, int n, int i) {
int largest = i;
int left = 2 * i + 1;
int right = 2 * i + 2;
if (left < n && arr[left] > arr[largest]) {
largest = left;
}
if (right < n && arr[right] > arr[largest]) {
largest = right;
}
if (largest != i) {
swap(arr[i], arr[largest]);
heapify(arr, n, largest);
}
}
void heapSort(vector<int>& arr) {
int n = arr.size();
for (int i = n / 2 - 1; i >= 0; i--) {
heapify(arr, n, i);
}
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
swap(arr[0], arr[i]);
heapify(arr, i, 0);
}
}
// 归并排序
void merge(vector<int>& arr, int l, int m, int r) {
int n1 = m - l + 1;
int n2 = r - m;
vector<int> L(n1), R(n2);
for (int i = 0; i < n1; i++) {
L[i] = arr[l + i];
}
for (int j = 0; j < n2; j++) {
R[j] = arr[m + 1 + j];
}
int i = 0, j = 0, k = l;
while (i < n1 && j < n2) {
if (L[i] <= R[j]) {
arr[k] = L[i];
i++;
}
else {
arr[k] = R[j];
j++;
}
k++;
}
while (i < n1) {
arr[k] = L[i];
i++;
k++;
}
while (j < n2) {
arr[k] = R[j];
j++;
k++;
}
}
void mergeSort(vector<int>& arr, int l, int r) {
if (l < r) {
int m = l + (r - l) / 2;
mergeSort(arr, l, m);
mergeSort(arr, m + 1, r);
merge(arr, l, m, r);
}
}
int main() {
vector<int> arr = { 64, 25, 12, 22, 11 };
cout << "原始数组：";
for (int num : arr) {
cout << num << " ";
}
// 调用各种排序算法
insertionSort(arr);
// shellSort(arr);
// bubbleSort(arr);
// quickSort(arr, 0, arr.size() - 1);
// selectionSort(arr);
// heapSort(arr);
// mergeSort(arr, 0, arr.size() - 1);
cout << "\n排序结果：";
for (int num : arr) {
cout << num << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
理论篇的代码都是以整型数组作为测试数据,这样既简单又能够表达算法流程,但在实际应用中往往面临更复杂的数据类型。假设有一个存放学生姓名信息的字符串数组，实验要求对这些姓名信息利用多种排序方法的相关算法进行排序。
提示:
(1)对姓名按照汉字的汉语拼音排序，比如“张三”(ZhangSan)和“李四”(LiSi)。从首字母按照a-z的字母顺序比较，比较时可以不分大小写，首字母相同，则继续比较后续字母。
(2)对于“张三”和“张三丰”这种情况，名字短的排在前面。
源码：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <cstring>
using namespace std;
// 汉语拼音排序比较函数
bool cmpPinyin(const string& a, const string& b) {
return _stricmp(a.c_str(), b.c_str()) < 0;
}
// 长度排序比较函数
bool cmpLength(const string& a, const string& b) {
if (a.length() == b.length()) {
return cmpPinyin(a, b);
}
return a.length() < b.length();
}
int main() {
vector<string> names = { "ZhangSan", "LiSi", "ZhangSanFeng", "WangWu", "ZhaoLiu", "ChenQi" };
cout << "原始姓名信息：";
for (const string& name : names) {
cout << name << " ";
}
cout << endl;
// 按照汉语拼音排序
sort(names.begin(), names.end(), cmpPinyin);
cout << "按照汉语拼音排序结果：";
for (const string& name : names) {
cout << name << " ";
}
cout << endl;
// 按照长度排序
sort(names.begin(), names.end(), cmpLength);
cout << "按照长度排序结果：";
for (const string& name : names) {
cout << name << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
三、心得体会：
在进行学生姓名信息排序的实验中，我深刻体会到排序算法的重要性和灵活运用的必要性。通过汉语拼音和长度两种不同的排序方法，可以让姓名信息按照不同的规则得到排序，展现了算法对数据处理的灵活性。在实际编码过程中，需要灵活运用字符串比较函数，比如 `_stricmp`，解决了在不同平台下函数调用的问题。同时，对排序算法效率和稳定性的思考也是必不可少的，避免了潜在的错误。通过这次实验，我不仅学会了如何实现排序算法，更深刻理解了算法设计的重要性，以及在实际项目中如何根据需求选择合适的算法来解决问题。这次实验不仅提升了我的编程能力，也增进了对算法原理的理解。
