排序综合课程设计.doc

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1、计算机与信息工程系 计算机算法设计课程设计报告学号2012-2013学年 第二学期0908210132计算机算法设计课程设计报告题目：排序综合专业：计算机科学与技术班级：09（2）班姓名：王春桃指导教师：江涛成绩：计算机与信息工程系2013年6月27日15目录1设计内容及要求11.1 设计内容11.2设计任务及具体要求12 算法原理12.1系统的功能简介12.2 总体程序框图13算法设计23.1各个模块的程序流程图23.2 算法的入口参数及说明33.3 功能设计44算法分析44.1程序的主要结构44.2代码分析54.3结果分析135 运行结果135.1 主菜单显示模块：145.2 测试模块14

2、5.3结果模块156 参考文献151设计内容及要求1.1 设计内容利用随机函数产生N个随机整数（20000以上），对这些数进行多种方法进行排序。1.2设计任务及具体要求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、起泡排序、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。（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）

3、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。2 算法原理2.1系统的功能简介 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

4、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。2.2 总体程序框图Main（职工工资管理系统）添加职工的工资信息计算个人所得税修改工人记录查询工资信息统计工资信息删除个人工资信息排序方式：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。3算法设计3.1

5、各个模块的程序流程图 数据结构： typedef struct KeyType key; InfoType otherinfo; RedType;typedef struct RedType rMAXSIZE+1; int length; SqList; 3.2 算法的入口参数及说明#include #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

6、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;3.3 功能设计1）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、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：2）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()4 算法分析4.1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。4.2代码分析#include #include #include #include #include #defi

8、ne N 30000void Wrong() printf(n=按键错误!n);getchar();void Disp(int a)int i;system(cls); for(i=0;iN;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;i0&aj-1temp;j-) aj=aj-1; aj=temp; void SelectSort(int a,int p) /选择排序 int i,j,k; for(i=0;iN-1;i+) k=i;

9、 for(j=i+1;jN;j+) if(ajak) 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;ii;j-) /*比较,找出本趟最小关键字的记录*/ if (ajaj-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(

10、j=n)if(jn)&(ajaj+1)j+;if(t=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(l

11、owhigh) temp=alow; while(i!=j) while(itemp)j-; if(ij)ai=aj;i+; while(ij&aitemp)i+; if(ij)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;iN;i+) bi=ai;LARGE_INTEGER m_liPerfFreq=0;QueryPerformanceFrequency(

12、&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%

13、f秒；,time);FILE *fp; fp=fopen(直接插入排序.txt,w); for(i=0;iN;i+) fprintf(fp,%d ,bi); fclose(fp);return(time);double TSelectSort(int a,int p)int i;int bN;for(i=0;iN;i+)bi=ai;LARGE_INTEGER m_liPerfFreq=0;QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq); LARGE_INTEGER m_liPerfStart=0; QueryPerformanceCounter(&m_liPe

14、rfStart);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;iN;i+) fprintf(fp,%d ,bi);f

15、close(fp);return(time);double TBubbleSort(int a,int p)int i;int bN;for(i=0;iN;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(&liP

16、erfNow); 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;iN;i+) fprintf(fp,%d ,bi);fclose(fp);return(time);double Theapsort(int a,int n,int p) int i;int bN;for(i=0;iN;

17、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_liPe

18、rfFreq.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;iN;i+) fprintf(fp,%d ,bi);fclose(fp);return(time);double Tquicksort(int a,int n,int p)int i;int bN; for(i=0;iN;i+) bi=ai;LARGE_INTEGER m_liPerfFreq=0;QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq);

19、 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

20、 *fp;fp=fopen(快速排序.txt,w); for(i=0;iN;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=i;j-) if(aj+1aj) 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);prin

21、tf( (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谢谢使用!n); getchar(); break; double TIMES5,TIMES1

22、5;/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.);get

23、char();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

24、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

25、!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;iN;i+) ai=rand()%30000+1; getchar();break;case 7:Disp(a);FILE *fp;fp=fopen(随机数.txt,w);for(i=0;iN;i+)fprint

26、f(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; 4.3结果分析快速排序所用时间为0.006198秒，为最快。其次是堆排序法为0.008836秒，剩下依次为直接选择排序法，时间为2.653618秒，直接插入排序法2.727632秒，冒泡排序法5.304505秒。5 运行结果5.1 主菜单显示模块：5.2 测试模块5.3结果模块6 参考文献严蔚敏,吴伟民,数据结构，北京：清华大学出版社，2006严蔚敏,吴伟民,米宁，数据结构题集。北京：清华大学出版社，2006