《Java程序设计》实验1实验报告

20145318 《Java程序设计》实验1实验报告

实验题目

• 通过对500个数据进行操作，实现快速排序、选择排序、直接插入排序算法时间复杂度的比较；并在排序数据中快速查找某一数据，给出查找是否成功，以及数据所在的位置信息。

设计思路

• 本次实验利用数据结构实验的C转换成Java，设计思路见下图。
  

源代码

import java.util.Scanner;
class  Sort
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		int N=20;
		int[] a={5,2,8,9,4,3,1,7,0,6,15,12,18,19,14,13,11,17,10,16};
/*直接插入排序*/
		long beginTime1=System.currentTimeMillis();//计算时间
		for(int i=0;i<1000000;i++)
		InsertSort(a, N);
		long endTime1=System.currentTimeMillis();
		System.out.println(endTime1-beginTime1+" 毫秒");
		for (int i = 0; i < N; i++)
			System.out.printf("%d\t", a[i]);
		System.out.printf("\n");
/*快速排序*/
		long beginTime2=System.currentTimeMillis();//计算时间
		for(int i=0;i<1000000;i++)
		QuickSort(a, 0, N-1);
		long endTime2=System.currentTimeMillis();
		System.out.println(endTime2-beginTime2+" 毫秒");
		for (int i = 0; i < N; i++)
			System.out.printf("%d\t", a[i]);
		System.out.printf("\n");

/*选择排序*/
		long beginTime3=System.currentTimeMillis();//计算时间
		for(int i=0;i<1000000;i++)
		SelectSort(a, N);
		long endTime3=System.currentTimeMillis();
		System.out.println(endTime3-beginTime3+" 毫秒");
		for (int i = 0; i < N; i++)
			System.out.printf("%d\t", a[i]);
		System.out.printf("\n");
	
for(int i=0;i<2;i++){
/*快速查找（直接遍历查找）*/
		int add=0;
		System.out.printf("Input key=");
//输入数据
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		int key = sc.nextInt();
		while (add<N-1&&a[add] != key)
			add++;
		if (a[add]==key)
			System.out.printf("%d的位置为%d\n", key, add + 1);
		else
			System.out.printf("不存在%d\n", key);
		}
	}
/*直接插入排序：*/
	public static void InsertSort(int a[], int n)
	{
		int i, j, t;
		for (i = 1; i < n; i++)
		{
			t = a[i];
			for (j = i; j>0 && t < a[j - 1]; j--)
			{
				a[j] = a[j - 1];
			}
			a[j] = t;
		}
	}
/*快速排序：*/
	public static void QuickSort(int b[], int low, int high)
	{
		int i, j, middle;
		i = low;
		j = high;
		middle = b[low];
		while (i < j)
		{
			while (i < j&&middle <= b[j])
				j--;
			if (i < j)
			{
				b[i] = b[j];
				i++;
			}
			while (i < j&&b[i] < middle)
				i++;
			if (i < j)
			{
				b[j] = b[i];
				j--;
			}
		}
		b[i] = middle;
		if (low < i)
			QuickSort(b, low, i - 1);
		if (i < high)
			QuickSort(b, j + 1, high);
	}
/*选择排序：*/
	public static void SelectSort(int c[], int n)
	{
		int i, j, k, t;
		for (i = 0; i < n; i++)
		{
			k = i;
			for (j = i + 1; j < n;j++)
				if (c[k]>c[j])
					k = j;
				if (k != i)
				{
					t = c[i];
					c[i] = c[k];
					c[k] = t;
				}
		}
	}
}

结果截图

• 三种排序算法的结果和所消耗的时间分别显示，输入需要查找的关键字，若存在即输出位置，若不存在则说明。
  

问题及解决

Java中时间计算的语句与C中不同，这样比较方便。

	long beginTime3=System.currentTimeMillis();//计算时间
	执行语句
	long endTime3=System.currentTimeMillis();
	System.out.println(endTime3-beginTime3+" 毫秒");

排序过程可能耗时很短，可以通过循环执行排序来计算时间。

调试过程中出现了查找数组溢出的情况。

• 比较语句原代码：
  while (a[add] != key&&add<=N) add++; if (add>=0&&add<=N)····

• 问题：&&先比较前者，为false即不比较后者；add<=N不满足再跳出循环，此时已经执行到add=N，所以溢出。

• 改正后代码：
  while (add<N-1&&a[add] != key) add++; if (a[add]==key)....

• 改正：先判断add是否溢出再判断是否找到关键字；跳出循环时add++执行，此时add=N-1，不会溢出。

在一个类中，直接int N可以代替C中的#define N，但是多个类中用此方法定义常量不行。

PSP

其他（感悟、思考等，可选）

• 本次实验直接引用数据结构的C，在设计过程上没有费太多时间，在Java和C不同的地方做些修改。
• 排序算法比较基本，掌握其排序本质即可。