Question

c++排序方法比较

编写一程序对至少三个排序方法进行比较，自动生成一组数，用选定的排序方法比较，并输出每种方法数据比较或者交换的次数，最后输出所花费的时间

Answer 1

测试方法：每个比较操作、交换操作下面各加一个计数器就可以了，最后输出。

一、冒泡排序
　　已知一组无序数据a[1]、a[2]、……a[n]，需将其按升序排列。首先比较a[1]与a[2]的值，若a[1]大于a[2]则交换两者的值，否则不变。再比较a[2]与a[3]的值，若a[2]大于a[3]则交换两者的值，否则不变。再比较a[3]与a[4]，以此类推，最后比较a[n-1]与a[n]的值。这样处理一轮后，a[n]的值一定是这组数据中最大的。再对a[1]~a[n-1]以相同方法处理一轮，则a[n-1]的值一定是a[1]~a[n-1]中最大的。再对a[1]~a[n-2]以相同方法处理一轮，以此类推。共处理n-1轮后a[1]、a[2]、……a[n]就以升序排列了。
　　优点：稳定，比较次数已知；
　　缺点：慢，每次只能移动相邻两个数据，移动数据的次数多。
　　
二、选择排序
　　已知一组无序数据a[1]、a[2]、……a[n]，需将其按升序排列。首先比较a[1]与a[2]的值，若a[1]大于a[2]则交换两者的值，否则不变。再比较a[1]与a[3]的值，若a[1]大于a[3]则交换两者的值，否则不变。再比较a[1]与a[4]，以此类推，最后比较a[1]与a[n]的值。这样处理一轮后，a[1]的值一定是这组数据中最小的。再将a[2]与a[3]~a[n]以相同方法比较一轮，则a[2]的值一定是a[2]~a[n]中最小的。再将a[3]与a[4]~a[n]以相同方法比较一轮，以此类推。共处理n-1轮后a[1]、a[2]、……a[n]就以升序排列了。
　　优点：稳定，比较次数与冒泡排序一样；
　　缺点：相对之下还是慢。
　　
三、插入排序
　　已知一组升序排列数据a[1]、a[2]、……a[n]，一组无序数据b[1]、b[2]、……b[m]，需将二者合并成一个升序数列。首先比较b[1]与a[1]的值，若b[1]大于a[1]，则跳过，比较b[1]与a[2]的值，若b[1]仍然大于a[2]，则继续跳过，直到b[1]小于a数组中某一数据a[x]，则将a[x]~a[n]分别向后移动一位，将b[1]插入到原来a[x]的位置这就完成了b[1]的插入。b[2]~b[m]用相同方法插入。（若无数组a，可将b[1]当作n=1的数组a）
　　优点：稳定，快；
　　缺点：比较次数不一定，比较次数越少，插入点后的数据移动越多，特别是当数据总量庞大的时候，但用链表可以解决这个问题。
　　
四、缩小增量排序
　　由希尔在1959年提出，又称希尔排序(shell排序)。
　　已知一组无序数据a[1]、a[2]、……a[n]，需将其按升序排列。发现当n不大时，插入排序的效果很好。首先取一增量d(d<n)，将a[1]、a[1+d]、a[1+2d]……列为第一组，a[2]、a[2+d]、a[2+2d]……列为第二组……，a[d]、a[2d]、a[3d]……列为最后一组以次类推，在各组内用插入排序，然后取d'<d，重复上述操作，直到d=1。
　　优点：快，数据移动少；
　　缺点：不稳定，d的取值是多少，应取多少个不同的值，都无法确切知道，只能凭经验来取。
　　
五、快速排序
　　快速排序是冒泡排序的改进版，是目前已知的最快的排序方法。
　　已知一组无序数据a[1]、a[2]、……a[n]，需将其按升序排列。首先任取数据a[x]作为基准。比较a[x]与其它数据并排序，使a[x]排在数据的第k位，并且使a[1]~a[k-1]中的每一个数据<a[x]，a[k+1]~a[n]中的每一个数据>a[x]，然后采用分治的策略分别对a[1]~a[k-1]和a[k+1]~a[n]两组数据进行快速排序。
　　优点：极快，数据移动少；
　　缺点：不稳定。
　　
六、箱排序
　　已知一组无序正整数数据a[1]、a[2]、……a[n]，需将其按升序排列。首先定义一个数组x[m],且m>=a[1]、a[2]、……a[n]，接着循环n次，每次x[a]++.
　　优点：快，效率达到O(1)
　　缺点：数据范围必须为正整数并且比较小
　　
七、堆排序
　　先将初始文件R[1..n]建成一个大根堆,此堆为初始的无序区
　　再将关键字最大的记录R[1](即堆顶)和无序区的最后一个记录R[n]交换，由此得到新的无序区R[1..n-1]和有序区R[n]，且满足R[1..n-1].keys≤R[n].key
　　由于交换后新的根R[1]可能违反堆性质，故应将当前无序区R[1..n-1]调整为堆。然后再次将R[1..n-1]中关键字最大的记录R[1]和该区间的最后一个记录R[n-1]交换，由此得到新的无序区R[1..n-2]和有序区R[n-1..n]，且仍满足关系R[1..n-2].keys≤R[n-1..n].keys，同样要将R[1..n-2]调整为堆。
　　……
　　直到无序区只有一个元素为止。
优点：快，时间稳定；
缺点：同样大的数顺序不稳定

Answer 2

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <Windows.h>
#define MAX 20000

//三种从小到大排序方法

//冒泡排序法
void f1(int* number,int& compare,int& exchange )
{
for(int i=0;i<MAX;i++)
{
for (int j=0;j<MAX-i-1;j++)
{
compare++;
if(number[j]>number[j+1])
{
int temp=number[j];
number[j]=number[j+1];
number[j+1]=temp;
exchange++;
}
}
}
}

//选择排序法
void f2(int* number,int& compare,int& exchange )
{
for(int i=0;i<MAX-1;i++)
{
int p=i; //记录最小值的序号
for (int j=i;j<MAX;j++)
{
compare++;
if(number[j]<number[p])
{
p=j;

}
}

compare++;
if(i!=p)
{
int temp=number[i];
number[i]=number[p];
number[p]=temp;
exchange++;
}
}
}

//插入排序法
void f3(int* number,int& compare,int& exchange )
{

for(int i=1;i<MAX;i++)
{
int n=number[i];

int j=0;
for (;n>number[j] &&j<i+1;j++)
{
compare++;
}

for (int k=i;k>j;k--)
{
number[k]=number[k-1];
exchange++;
}
number[j]=n;

}
}

void main()
{
srand(::time(NULL));
int number1[MAX];
int number2[MAX];
int number3[MAX];

int compare1=0;
int compare2=0;
int compare3=0;

int exchange1=0;
int exchange2=0;
int exchange3=0;

int starttime;
int endtime;

for (int i=0;i<MAX;i++)
{
number1[i]=number2[i]=number3[i]=rand()%MAX+1;
}

starttime=clock();
f1(number1,compare1,exchange1);
endtime=clock();
int b=clock();
printf("冒泡排序法: 历时: %05d ms, 比较: %d 次 ,交换: %d \n", endtime-starttime,compare1,exchange1);

starttime=clock();
f2(number2,compare2,exchange2);
endtime=clock();
printf("选择排序法: 历时: %05d ms, 比较: %d 次 ,交换: %d \n", endtime-starttime,compare2,exchange2);

starttime=clock();
f3(number3,compare3,exchange3);
endtime=clock();
printf("插入排序法: 历时: %05d ms, 比较: %d 次 ,交换: %d \n", endtime-starttime,compare3,exchange3);

system("pause");
}

Answer 3

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <Windows.h>
#define MAX 20000

//三种从小到大排序方法

//冒泡排序法
void f1(int* number,int& compare,int& exchange )
{
for(int i=0;i<MAX;i++)
{
for (int j=0;j<MAX-i-1;j++)
{
compare++;
if(number[j]>number[j+1])
{
int temp=number[j];
number[j]=number[j+1];
number[j+1]=temp;
exchange++;
}
}
}
}

//选择排序法
void f2(int* number,int& compare,int& exchange )
{
for(int i=0;i<MAX-1;i++)
{
int p=i; //记录最小值的序号
for (int j=i;j<MAX;j++)
{
compare++;
if(number[j]<number[p])
{
p=j;

}
}

compare++;
if(i!=p)
{
int temp=number[i];
number[i]=number[p];
number[p]=temp;
exchange++;
}
}
}

//插入排序法
void f3(int* number,int& compare,int& exchange )
{

for(int i=1;i<MAX;i++)
{
int n=number[i];

int j=0;
for (;n>number[j] &&j<i+1;j++)
{
compare++;
}

for (int k=i;k>j;k--)
{
number[k]=number[k-1];
exchange++;
}
number[j]=n;

}
}

void main()
{
srand(::time(NULL));
int number1[MAX];
int number2[MAX];
int number3[MAX];

int compare1=0;
int compare2=0;
int compare3=0;

int exchange1=0;
int exchange2=0;
int exchange3=0;

int starttime;
int endtime;

for (int i=0;i<MAX;i++)
{
number1[i]=number2[i]=number3[i]=rand()%MAX+1;
}

starttime=clock();
f1(number1,compare1,exchange1);
endtime=clock();
int b=clock();
printf("冒泡排序法: 历时: %05d ms, 比较: %d 次 ,交换: %d \n", endtime-starttime,compare1,exchange1);

starttime=clock();
f2(number2,compare2,exchange2);
endtime=clock();
printf("选择排序法: 历时: %05d ms, 比较: %d 次 ,交换: %d \n", endtime-starttime,compare2,exchange2);

starttime=clock();
f3(number3,compare3,exchange3);
endtime=clock();
printf("插入排序法: 历时: %05d ms, 比较: %d 次 ,交换: %d \n", endtime-starttime,compare3,exchange3);

system("pause");
}

Answer 4

1. 排序的源码网上非常多,百度解决
2.把得到的代码修改,在排序交换的地方,加入交换次数计数变量,以计数.
3.输出次数.