随机产生300个整数构成的序列,分别以直接插入、冒泡、希尔、快速、归并等排序算法排序,并统计各自的比较次数。用c语言实现

时间: 2023-08-18 13:08:41 浏览: 46
好的,下面是使用C语言实现的代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> // 产生随机数序列 void generate_random_sequence(int a[], int n) { srand(time(NULL)); // 设置随机数种子 for (int i = 0; i < n; i++) { a[i] = rand() % 1000; // 生成0-999之间的随机整数 } } // 直接插入排序 int insertion_sort(int a[], int n) { int count = 0; // 比较次数 for (int i = 1; i < n; i++) { int temp = a[i]; int j = i - 1; while (j >= 0 && a[j] > temp) { a[j + 1] = a[j]; j--; count++; } a[j + 1] = temp; } return count; } // 冒泡排序 int bubble_sort(int a[], int n) { int count = 0; // 比较次数 for (int i = 0; i < n - 1; i++) { for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) { if (a[j] > a[j + 1]) { int temp = a[j]; a[j] = a[j + 1]; a[j + 1] = temp; count++; } } } return count; } // 希尔排序 int shell_sort(int a[], int n) { int count = 0; // 比较次数 for (int gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2) { for (int i = gap; i < n; i++) { int temp = a[i]; int j = i - gap; while (j >= 0 && a[j] > temp) { a[j + gap] = a[j]; j -= gap; count++; } a[j + gap] = temp; } } return count; } // 快速排序 int quick_sort(int a[], int left, int right) { int count = 0; // 比较次数 if (left < right) { int i = left, j = right, pivot = a[left]; while (i < j) { while (i < j && a[j] >= pivot) { j--; count++; } if (i < j) { a[i++] = a[j]; } while (i < j && a[i] < pivot) { i++; count++; } if (i < j) { a[j--] = a[i]; } } a[i] = pivot; count += quick_sort(a, left, i - 1); count += quick_sort(a, i + 1, right); } return count; } // 归并排序 int merge(int a[], int left, int mid, int right) { int count = 0; // 比较次数 int i = left, j = mid + 1, k = 0; int *temp = (int*)malloc(sizeof(int) * (right - left + 1)); while (i <= mid && j <= right) { if (a[i] <= a[j]) { temp[k++] = a[i++]; } else { temp[k++] = a[j++]; } count++; } while (i <= mid) { temp[k++] = a[i++]; } while (j <= right) { temp[k++] = a[j++]; } for (int p = 0; p < k; p++) { a[left + p] = temp[p]; } free(temp); return count; } int merge_sort(int a[], int left, int right) { int count = 0; // 比较次数 if (left < right) { int mid = (left + right) / 2; count += merge_sort(a, left, mid); count += merge_sort(a, mid + 1, right); count += merge(a, left, mid, right); } return count; } int main() { int a[300]; int count_insertion, count_bubble, count_shell, count_quick, count_merge; generate_random_sequence(a, 300); int b[300]; for (int i = 0; i < 300; i++) { b[i] = a[i]; } count_insertion = insertion_sort(b, 300); printf("直接插入排序比较次数:%d\n", count_insertion); for (int i = 0; i < 300; i++) { b[i] = a[i]; } count_bubble = bubble_sort(b, 300); printf("冒泡排序比较次数:%d\n", count_bubble); for (int i = 0; i < 300; i++) { b[i] = a[i]; } count_shell = shell_sort(b, 300); printf("希尔排序比较次数:%d\n", count_shell); for (int i = 0; i < 300; i++) { b[i] = a[i]; } count_quick = quick_sort(b, 0, 299); printf("快速排序比较次数:%d\n", count_quick); for (int i = 0; i < 300; i++) { b[i] = a[i]; } count_merge = merge_sort(b, 0, 299); printf("归并排序比较次数:%d\n", count_merge); return 0; } ``` 代码中,我们首先定义了一个函数 `generate_random_sequence`,用于产生随机数序列。接着,我们分别实现了直接插入排序、冒泡排序、希尔排序、快速排序、归并排序等排序算法,并统计了各自的比较次数。最后,在 `main` 函数中,我们生成了一个随机数序列,并分别调用上述排序算法对其进行排序,并输出各自的比较次数。 需要注意的是,由于快速排序的时间复杂度具有不稳定性,所以其比较次数可能会出现波动。而归并排序的比较次数与序列的初始状态无关,因此其比较次数应该是最稳定的。

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