初学数据结构（内排序部分简单算法实践）
初学数据结构（内排序部分简单算法实践）
《数据结构教程》第6版，p399上机实验题集成版
exp10
//
// Created by Snow on 2023/5/22.
//
#include"Sort.cpp"
//输出菜单
void PrintCommand()
{
printf(" 欢迎使用内排序算法体验系统\n");
printf("1、直接插入排序 2、折半插入排序\n");
printf("3、希尔排序 4、冒泡排序\n");
printf("5、快速排序 6、简单选择排序排序\n");
printf("7、堆排序 8、二路归并排序\n");
printf("9、基数排序 0、退出系统\n");
}
void Chose(int x)
{
switch(x)
{
case 1:Insert();break;
case 2:BinInsert();break;
case 3:Shell();break;
case 4:Bubble();break;
case 5:Quick();break;
case 6:Select();break;
case 7:Heap();break;
case 8:Merge();break;
case 9:Radix();break;
case 0:
printf("感谢使用！\n");
system("pause");
exit(0);
default:printf("输入错误！\n");
}
}
int main()
{
int x;
PrintCommand();
while(true)
{
printf("请输入指令：");
scanf("%d",&x);
Chose(x);
}
}
排序主要实现部分
ps：数据需要自己输入
Sort.cpp
//
// Created by Snow on 2023/5/22.
//
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
//顺序表基本运算算法
#define MAXL 100//最大长度
typedef int KeyType;//定义关键字类型为int
typedef char InfoType;
typedef struct
{
KeyType key;//关键字项
InfoType data;//其他数据项，类型为InfoType
}RecType;//查找元素的类型
void swap(RecType &x,RecType &y)//x和y交换
{
RecType temp;
temp=x;
x=y;
y=temp;
}
void CreateList(RecType R[],const KeyType keys[],int n)//创建顺序表
{
for(int i=0;i<n;i++)//R[0..n-1]存放排序记录
R[i].key=keys[i];
}
void DispList(RecType R[],int n)//输出顺序表
{
for(int i=0;i<n;i++)
printf("%d ",R[i].key);
printf("\n");
}
//以下运算针对堆排序
void CreateList1(RecType R[],const KeyType keys[],int n)//创建顺序表
{
for(int i=1;i<=n;i++)//R[1..n]存放排序记录
R[i].key=keys[i-1];
}
void DispList1(RecType R[],int n)//输出顺序表
{
for(int i=1;i<=n;i++)
printf("%d ",R[i].key);
printf("\n");
}
//输入数据
void InData(KeyType keys[],int &n)
{
int i;
printf("请输入需要排序的数据个数:\n");
scanf("%d",&n);
printf("请输入数据:\n");
for(i=0;i<n;i++)
scanf("%d",&keys[i]);
}
//
//直接插入排序算法
//
void InsertSort(RecType R[],int n)//对R[0..n-1]按递增有序进行直接插入排序
{
int i,j;
RecType temp;
for(i=1;i<n;i++)
{
if(R[i].key<R[i-1].key)//反序时
{
temp=R[i];
j=i-1;
do//找R[i]的插入位置
{
R[j+1]=R[j];//将关键字大于R[i].key的记录后移
j--;
}while(j>=0&&R[j].key>temp.key);
R[j+1]=temp;//在j+1处插入R[i]
}
}
}
void Insert()
{
int n=0;
RecType R[MAXL];
KeyType a[MAXL];
InData(a,n);
CreateList(R,a,n);
InsertSort(R,n);
printf("排序结果为:");
DispList(R,n);
}
//
//折半插入算法
//
void BinInsertSort(RecType R[],int n)
{
int i,j,low,high,mid;
RecType temp;
for(i=1;i<n;i++)
{
if(R[i].key<R[i-1].key)//反序时
{
temp=R[i];//将R[i]保存到temp中
low=0;
high=i-1;
while(low<=high)//在R[low..high]中查找插入的位置
{
mid=(low+high)/2;//取中间位置
if(temp.key<R[mid].key)//插入点在左半区
high=mid-1;
else//插入点在右半区
low=mid+1;
}//找位置high
for(j=i-1;j>=high+1;j--)//集中进行元素后移
R[j+1]=R[j];
R[high+1]=temp;//插入temp
}
}
}
void BinInsert()
{
int n=0;
RecType R[MAXL];
KeyType a[MAXL];
InData(a,n);
CreateList(R,a,n);
BinInsertSort(R,n);
printf("排序结果为:");
DispList(R,n);
}
//
//ShellSort排序算法
//
void ShellSort(RecType R[],int n)
{
int i,j,d;
RecType temp;
d=n/2;//增量置初值
while(d>0)
{
for(i=d;i<n;i++)//对所有组采用直接插入排序
{
temp=R[i];//对相隔d个位置一组采用直接插入排序
j=i-d;
while(j>=0&&temp.key<R[j].key)
{
R[j+d]=R[j];
j=j-d;
}
R[j+d]=temp;
}
d=d/2;//减小增量
}
}
void Shell()
{
int n=0;
RecType R[MAXL];
KeyType a[MAXL];
InData(a,n);
CreateList(R,a,n);
ShellSort(R,n);
printf("排序结果为:");
DispList(R,n);
}
//
//冒泡排序
//
void BubbleSort(RecType R[],int n)
{
int i,j;
bool exchange;
for(i=0;i<n-1;i++)
{
exchange=false;//一趟前exchange置为假
for(j=n-1;j>i;j--)//归位R[i],循环n-i-1次
{
if(R[j].key<R[j-1].key)//相邻两个元素反序时
{
swap(R[j],R[j-1]);//将这两个元素交换
exchange=true;//一旦有交换，exchange置为真
}
}
if(!exchange)//本趟没有发生交换，中途结束算法
return;
}
}
void Bubble()
{
int n=0;
RecType R[MAXL];
KeyType a[MAXL];
InData(a,n);
CreateList(R,a,n);
BubbleSort(R,n);
printf("排序结果为:");
DispList(R,n);
}
//
//快速排序算法
//
//填坑法
int partition(RecType R[],int s,int t)//一趟划分
{
int i=s,j=t;
RecType base=R[i];//以R[i]为基准
while(i<j)//从两端交替向中间扫描，直到i=j为止
{
while(j>i&&R[j].key>=base.key)
j--;//从右向左扫描,找一个小于tmp.key的R[j]
if(i<j)
{
R[i]=R[j];
i++;
}
while(i<j&&R[i].key<=base.key)
i++;//从左向右扫描,找一个大于tmp.key的R[i]
if(i<j)
{
R[j]=R[i];
j--;
}
}
R[i]=base;
return i;
}
void QuickSort(RecType R[],int s,int t)//对R[s..t]的元素进行快速排序
{
int i;
if(s<t)//区间内至少存在两个元素的情况
{
i=partition(R,s,t);
QuickSort(R,s,i-1);//对左区间递归排序
QuickSort(R,i+1,t);//对右区间递归排序
}
}
void Quick()
{
int n=0;
RecType R[MAXL];
KeyType a[MAXL];
InData(a,n);
CreateList(R,a,n);
QuickSort(R,0,n-1);
printf("排序结果为:");
DispList(R,n);
}
//
//简单选择排序算法
//
void SelectSort(RecType R[],int n)
{
int i,j,k;
for(i=0;i<n-1;i++)//做第i趟排序
{
k=i;
for(j=i+1;j<n;j++)
//在当前无序区R[i..n-1]中选key最小的R[k]
if(R[j].key<R[k].key)
k=j;//k记录下目前找到的最小关键字所在的位置
if(k!=i)
swap(R[i],R[k]);
}
}
void Select()
{
int n=0;
RecType R[MAXL];
KeyType a[MAXL];
InData(a,n);
CreateList(R,a,n);
SelectSort(R,n);
printf("排序结果为:");
DispList(R,n);
}
//
//堆排序
//
void sift(RecType R[],int low,int high)
{
int i=low,j=2*i;//R[j]是R[i]的左孩子
RecType temp=R[i];
while(j<=high)
{
if(j<high&&R[j].key<R[j+1].key)//若右孩子较大，把j指向右孩子
j++;
if(temp.key<R[j].key)//若根节点小于最大孩子的关键字
{
R[i]=R[j];//将R[j]调整到双亲结点位置上
i=j;//修改i和j的值，以便继续向下筛选
j=2*i;
}
else
break;//若根结点大于或等于最大孩子的关键字，筛选结束
}
R[i]=temp;//被筛选结点放到最终位置上
}
void HeapSort(RecType R[],int n)
{
int i;
for(i=n/2;i>=1;i--)//循环建立初始堆,调用sift算法└n/2┘次
sift(R,i,n);
for(i=n;i>=2;i--)//进行n-1趟完成堆排序，每一趟堆中的元素个数减一
{
swap(R[1],R[i]);//将最后一个元素与根R[1]交换
sift(R,1,i-1);//对R[1..i-1]进行筛选,得到i-1个节点的堆
}
}
void Heap()
{
int n=0;
RecType R[MAXL];
KeyType a[MAXL];
InData(a,n);
CreateList1(R,a,n);
HeapSort(R,n);
DispList1(R,n);
}
//
//二路归并排序
//
void Merge(RecType R[],int low,int mid,int high)//归并R[low..high]
{
RecType *R1;
int i=low,j=mid+1,k=0;//k是R1的下标，i，j分别为1,2段的下标
R1=(RecType*)malloc((high-low+1)*sizeof(RecType));//动态分配空间
while(i<=mid&&j<=high)//在第一段和第二段均为扫描完成时循环
{
if(R[i].key<=R[j].key)//将第1段中的元素放入R1中
{
R1[k]=R[i];
i++;
k++;
}
else//将第2段中的元素放入R1中
{
R1[k]=R[j];
j++;
k++;
}
}
while(i<=mid)//将第1段余下部分复制到R1
{
R1[k]=R[i];
i++;
k++;
}
while(j<=high)//将第2段余下部分复制到R1
{
R1[k]=R[j];
j++;
k++;
}
for(k=0,i=low;i<=high;k++,i++)//将R1复制到R[low..high]中
R[i]=R1[k];
free(R1);
}
//自底向上的二路归并排序算法
void MergePass(RecType R[],int length,int n)//对整个排序序列进行一趟归并
{
int i;
for(i=0;i+2*length-1<n;i=i+2*length)//归并length长相等的两相邻子表
Merge(R,i,i+length-1,i+2*length-1);
if(i+length-1<n-1)//余下两个子表，后者长度小于length
Merge(R,i,i+length-1,n-1);//归并这两个子表
}
void MergeSort(RecType R[],int n)//自底向上的二路归并算法
{
int length;
for(length=1;length<n;length=2*length)
MergePass(R,length,n);
}
void Merge()
{
int n=0;
RecType R[MAXL];
KeyType a[MAXL];
InData(a,n);
CreateList(R,a,n);
MergeSort(R,n);
printf("排序结果为:");
DispList(R,n);
}
//
//基数排序
//
//最低位优先的基数排序算法
#define MAXE 20//线性表中最多元素个数
#define MAXR 10//基数的最大取值
#define MAXD 8//关键字位数的最大取值
typedef struct node
{
char data[MAXD];//记录的关键字定义的字符串
struct node *next;//指向下一个结点
}NodeType;//基数排序数据的结点类型
//单链表部分运算
void CreateLink(NodeType *&p,char a[MAXE][MAXD],int n)//采用后插法产生链表
{
int i;
NodeType *s,*t;
for(i=0;i<n;i++)
{
s=(NodeType*)malloc(sizeof(NodeType));
strcpy(s->data,a[i]);
if(i==0)
{
p=s;
t=s;
}
else
{
t->next=s;
t=s;
}
}
t->next=nullptr;
}
void DispLink(NodeType *p,int d)//输出链表
{
int i;
while(p!=nullptr)
{
for(i=d-1;i>=0;i--)
printf("%c",p->data[i]);
printf(" ");
p=p->next;
}
printf("\n");
}
//LSD基数排序算法
void RadixSort(NodeType *&p,int r,int d)//实现基数排序：p为待排序序列链表指针，r为基数，d为关键字位数
{
NodeType *head[MAXR],*tail[MAXR],*t;//定义各链队的首、尾指针
int i,j,k;
for(i=0;i<=d-1;i++)//从低位到高位循环
{
for(j=0;j<r;j++)//初始化各链队的首、尾指针
head[j]=tail[j]=nullptr;
while(p!=nullptr)//分配：对于原链表中的每个结点循环
{
k=p->data[i]-'0';//找第k个链队
if(head[k]==nullptr)//第k个链队为空时，队头、队尾均指向结点p
{
head[k]=p;
tail[k]=p;
}
else//第k个链队非空时结点p进队
{
tail[k]->next=p;
tail[k]=p;
}
p=p->next;//取下一个待排序的元素
}
p=nullptr;//重新用p来收集所有结点
for(j=0;j<r;j++)//收集：对于每个链队循环
if(head[j]!=nullptr)//若第j个链队是第一个非空链队
{
if(p==nullptr)
{
p=head[j];
t=tail[j];
}
else//若第j个链队是其他非空链队
{
t->next=head[j];
t=tail[j];
}
}
t->next=nullptr;//最后一个结点的next域置nullptr
}
}
void InData1(char a[MAXE][MAXD],int &n,int &d)
{
int b[MAXE];
int i,j,k;
printf("请输入数据个数(n<=20):");
scanf("%d",&n);
if(n>20)
printf("数据个数过大!\n");
printf("请输入数据最大的位数:");
scanf("%d",&d);
printf("请输入十进制的数据:\n");
for(i=0;i<n;i++)
scanf("%d",&b[i]);
for(i=0;i<n;i++) //将b[i]转换成字符串
{
k=b[i];
for(j=0;j<d;j++) //例如b[0]=75,转换后a[0][0]='7',a[0][1]='5'
{
a[i][j]=char(k%10+'0');//转换数据类型
k=k/10;
}
a[i][j]='\0';
}
}
void Radix()
{
int n,r=10,d;
NodeType *p;
char a[MAXE][MAXD];
InData1(a,n,d);
CreateLink(p,a,n);
RadixSort(p,r,d);
printf("排序结果为:");
DispLink(p,d);
}
