插入排序、选择排序的实现与性能比较

SortTestHelper.h

#ifndef INSERTIONSORT_SORTTESTHELPER_H
#define INSERTIONSORT_SORTTESTHELPER_H
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <string>
#include <ctime>
#include <cassert>

using namespace std;

//辅助排序测试
namespace SortTestHelper{

    //生成有n个元素的随机数组，每个元素的随机范围为[rangL,rangR]
    int* generateRandomArray(int n,int rangL,int rangR){
        //默认rangL要小于rangR
        assert(rangL <= rangR );
        int* arr = new int[n];

        //设置随机种子：将当前时间作为种子来进行随机数的设置
        srand(time(NULL));

        for (int i = 0; i < n; i++)
            //惯用的随机数生成式，生成一个范围在rangL---rangR的随机数
            arr[i] = rand() % (rangR - rangL + 1) + rangL;
        return arr;
    }

    //打印函数，用来打印各种类型下的数组
    template<typename T>
    void printArray(T arr[],int n){
        for (int i = 0; i < n; i++)
            cout << arr[i] << " ";
        cout << endl;
        return 0;
    }

    //经过排序算法排序后，再次确认是否已经完全排序
    template<typename T>
    bool isSorted(T arr[], int n) {

        for (int i = 0; i < n - 1; i++)
        if (arr[i] > arr[i + 1])
            return false;

        return true;
    }

    //衡量一个算法的性能如何，最简单的方式就是看这个算法在特定数据集上的执行时间
    //（1）传入排序算法的名字，方便打印输出
    //（2）传入排序算法本身，即函数指针
    //（3）传入测试用例：数组和元素个数
    template<typename T>
    void testSort(const string &sortName, void(*sort)(T[], int), T arr[], int n){

        //在排序前后分别调用clock()函数
        //时间差就是该排序算法执行的时钟周期的个数
        clock_t startTime = clock();
        sort(arr,n);
        clock_t endTime = clock();

        //判断是否有序，不有序则直接退出
        assert(isSorted(arr,n));

        //endTime 减去 startTime 转为double类型，除以 CLOCKS_PER_SEC，其中：
        //CLOCKS_PER_SEC 是标准库中定义的一个宏，表示每一秒钟所运行的时钟周期
        //的个数，而(endTime-startTime)返回的是运行了几个时钟周期
        //这样，最终的结果就是在这段时间中程序执行了多少秒
        cout << sortName << ":" << double(endTime - startTime) / CLOCKS_PER_SEC << "s" << endl;
        return;
    }

    //拷贝数组函数
    int *copyIntArray(int a[],int n){
        int *arr = new int[n];
        //copy()函数在命名空间std中：
        //第一个参数是原数组的头指针，
        //第二个参数是原数组的尾指针，
        //第三个参数是目的数组的头指针

        //注意：copy()函数运行时会报错，需要在：
        //项目->属性->配置属性->C/C++->预处理器->预处理器定义
        //在其中添加：_SCL_SECURE_NO_WARNINGS
        copy(a,a+n,arr);
        /*for (int i = 0; i < n; i++)
            arr[i] = a[i];*/
        return arr;
    }
}

#endif

SelectionSort.h

#ifndef INSERTION_SELECTIONSORT_H
#define INSERTION_SELECTIONSORT_H

//选择排序
template<typename T>
void selectionSort(T arr[], int n){

    for (int i = 0; i < n; i++){

        int minIndex = i;
        for (int j = i + 1; j < n; j++)
        if (arr[j] < arr[minIndex])
            minIndex = j;

        swap(arr[i], arr[minIndex]);
    }
}

#endif

InsertionSort.h

#ifndef INSERTIONSORT_INSERTION_H
#define INSERTIONSORT_INSERTION_H

//插入排序
template<typename T>
void insertionSort(T arr[], int n){
    for (int i = 0; i < n; i++){
        for (int j = i; j > 0 && arr[j] < arr[j - 1]; j--)
            swap(arr[j], arr[j - 1]);
    }

    //写法2：
    //for (int j = i; j > 0; j--)
    //{
    //    if (arr[j] < arr[j - 1])
    //    {
    //        swap(arr[j], arr[j - 1]);
    //    }
    //    else
    //    {
    //        //当arr[i]插入到合适位置后，就跳出当前循环
    //        //继续对下一个元素进行考察
    //        break;
    //    }
    //}

}

#endif

main.cpp

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include "SortTestHelper.h"
#include "InsertionSort.h"
#include "SelectionSort.h"
using namespace std;

int main(){
    int n = 10000;
    int *arr = SortTestHelper::generateRandomArray(n,0,n);
    int *arr2 = SortTestHelper::copyIntArray(arr,n);

    //对同一数组进行插入排序所用时间：
    SortTestHelper::testSort("Insertion Sort",insertionSort,arr,n);
    //对同一数组进行选择排序所用时间：
    SortTestHelper::testSort("Selection Sort", selectionSort, arr2, n);

    delete[] arr;
    delete[] arr2;
    return 0;
}