2021.11.28数据结构实验课作业——排序
1、 常用排序算法（必做题）
（1） 插入排序算法：
随机生成一组数据，分别进行直接插入排序和希尔排序，输出排序结果以及排序过程中数据比较和移动次数。
（2） 交换排序算法：
随机生成一组数据，分别进行起泡排序和快速排序，输出排序结果以及排序过程中数据比较和移动次数。
（3） 选择排序算法：
随机生成一组数据，分别进行简单选择排序和堆排序，输出排序结果以及排序过程中数据比较和移动次数。
/***************/
人生苦短，我用std::sort() （doge）
点击查看代码main.cpp
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
using namespace std;
class Sort
{
public:
Sort(int r[], int n); //构造函数，生成待排序序列
~Sort(); //析构函数
void InsertSort(); //直接插入排序
void ShellSort(); //希尔排序
void BubbleSort(); //起泡排序
void QuickSort(int first, int last); //快速排序
void SelectSort(); //简单选择排序
void HeapSort(); //堆排序
void MergeSort1(int first, int last); //二路归并递归排序
void MergeSort2(); //二路归并非递归排序
void Print(); //输出序列
private:
int Partition(int first, int last); //快速排序，一次划分
void Sift(int k, int last); //堆排序，堆调整
void Merge(int first1, int last1, int last2); //归并排序，合并相邻有序序列
void MergePass(int h); //归并排序，一趟归并
int* data; //待排序序列
int length;
};
Sort::Sort(int r[], int n)
{
data = new int[n];
for (int i = 0; i < n; i++)
data[i] = r[i];
length = n;
}
Sort :: ~Sort()
{
delete[] data;
}
void Sort::Print()
{
for (int i = 0; i < length; i++)
cout << data[i] << "\t";
}
/***********************
直接插入排序算法
************************/
void Sort::InsertSort()
{
int i, j, temp;
int count=0;
for (i = 1; i < length; i++) //排序进行length-1趟
{
temp = data[i]; //暂存待插记录
for (j = i - 1; j >= 0 && temp < data[j]; j--) //寻找插入位置
{
data[j + 1] = data[j];
data[j + 1] = temp;
count++;
}
cout << "比较和移动次数为" << count << endl;
}
}
/******************
希尔排序算法
*******************/
void Sort::ShellSort()
{
int temp, d, i, j;
int count = 0;
for (d = length / 2; d >= 1; d = d / 2) //增量为d进行直接插入排序
{
for (i = d; i < length; i++) //进行一趟希尔排序
{
temp = data[i]; //暂存待插入记录
for (j = i - d; j >= 0 && temp < data[j]; j = j - d)
{
data[j + d] = data[j]; //记录后移d个位置
data[j + d] = temp;
count++;
}
}
}
cout << "比较和移动次数为" << count << endl;
}
/*******************
起泡排序算法
********************/
void Sort::BubbleSort()
{
int j, exchange, bound, temp;
int count = 0;
exchange = length - 1; //第一趟起泡排序的区间是[0~length-1]
while (exchange != 0)
{
bound = exchange; exchange = 0;
for (j = 0; j < bound; j++) //一趟起泡排序的区间是[0~bound]
if (data[j] > data[j + 1]) {
temp = data[j]; data[j] = data[j + 1]; data[j + 1] = temp;
exchange = j; //记载每一次记录交换的位置
count++;
}
}
cout << "比较和移动次数为" << count << endl;
}
/*****************************
快速排序的一次划分算法
******************************/
int Sort::Partition(int first, int last)
{
int i = first, j = last, temp; //初始化一次划分的区间
while (i < j)
{
while (i < j && data[i] <= data[j]) j--; //右侧扫描
if (i < j) {
temp = data[i]; data[i] = data[j]; data[j] = temp;
i++;
}
while (i < j && data[i] <= data[j])
i++; //左侧扫描
if (i < j) {
temp = data[i]; data[i] = data[j]; data[j] = temp;
j--;
}
}
return i; // i为轴值记录的最终位置
}
/**********************
简单选择排序算法
***********************/
void Sort::SelectSort()
{
int i, j, index, temp;
int count = 0;
for (i = 0; i < length - 1; i++) //进行length-1趟简单选择排序
{
index = i;
for (j = i + 1; j < length; j++) //在无序区中选取最小记录
if (data[j] < data[index]) index = j;
if (index != i) {
temp = data[i]; data[i] = data[index]; data[index] = temp;
count++;
}
}
cout << "比较和移动次数为" << count << endl;
}
/*******************
快速排序算法
********************/
void Sort::QuickSort(int first, int last)
{
int count = 0;
if (first >= last)
return; //区间长度为1，递归结束
else
{
int pivot = Partition(first, last); //一次划分
QuickSort(first, pivot - 1); //对左侧子序列进行快速排序
QuickSort(pivot + 1, last); //对右侧子序列进行快速排序
}
}
int main()
{
int number;
cin >> number;
int arr[50];
for (int i = 0; i < number; i++)
{
arr[i] = i;//定义一个从0到n-1不重复的数组
}
srand(time(0));
for (int i = 0; i < number; i++)
{
int j = rand() % number;//使j随机取0到n-1的数
int temp = arr[i];//用temp存储第i个数
arr[i] = arr[j];//将第j个数的数值赋值给第i个数
arr[j] = temp;//将原先第i个数的数值赋值给第j个数
//这一系列操作其实就是将0到n-1中的两个数互换位置，依旧保持不重复的数值
}
for (int i = 0; i < number; i++)
{
cout << arr[i] << endl;//输出打乱后的数组
}
Sort A(arr, number);
cout << "直接插入排序：" << endl;
A.InsertSort();
cout << "希尔插入排序：" << endl;
A.ShellSort();
cout << "直接起泡排序：" << endl;
A.BubbleSort();
cout << "快速排序排序：" << endl;
A.QuickSort(0,number);
cout << "简单选择排序;" << endl;
A.SelectSort();
return 0;
}
