用c语言编写程序,随机产生300个整数构成的序列,分别以直接排序,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

时间: 2023-10-16 11:07:16 浏览: 62
好的,您的问题是如何用 C 语言编写程序,随机产生 300 个整数构成的序列,分别以直接排序,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。 首先,我们需要用 C 语言生成 300 个随机整数,可以使用标准库的 rand() 函数来实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #define ARRAY_SIZE 300 int main() { int nums[ARRAY_SIZE]; srand(time(NULL)); // 初始化随机数种子 // 生成随机整数 for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++) { nums[i] = rand() % 1000; } // 排序并统计比较次数 // ... return 0; } ``` 接下来,我们需要实现各种排序算法,并统计比较次数。 1. 直接排序(也称插入排序) ```c void insertion_sort(int nums[], int n, int *compares) { for (int i = 1; i < n; i++) { int temp = nums[i]; int j = i - 1; (*compares)++; while (j >= 0 && nums[j] > temp) { nums[j + 1] = nums[j]; j--; (*compares)++; } nums[j + 1] = temp; } } ``` 2. 冒泡排序 ```c void bubble_sort(int nums[], int n, int *compares) { for (int i = 0; i < n - 1; i++) { for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) { (*compares)++; if (nums[j] > nums[j + 1]) { int temp = nums[j]; nums[j] = nums[j + 1]; nums[j + 1] = temp; } } } } ``` 3. 希尔排序 ```c void shell_sort(int nums[], int n, int *compares) { for (int gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2) { for (int i = gap; i < n; i++) { int temp = nums[i]; int j = i; (*compares)++; while (j >= gap && nums[j - gap] > temp) { nums[j] = nums[j - gap]; j -= gap; (*compares)++; } nums[j] = temp; } } } ``` 4. 快速排序 ```c int partition(int nums[], int low, int high, int *compares) { int pivot = nums[high]; int i = low - 1; for (int j = low; j < high; j++) { (*compares)++; if (nums[j] < pivot) { i++; int temp = nums[i]; nums[i] = nums[j]; nums[j] = temp; } } int temp = nums[i + 1]; nums[i + 1] = nums[high]; nums[high] = temp; return i + 1; } void quick_sort(int nums[], int low, int high, int *compares) { if (low < high) { int pi = partition(nums, low, high, compares); quick_sort(nums, low, pi - 1, compares); quick_sort(nums, pi + 1, high, compares); } } ``` 5. 归并排序 ```c void merge(int nums[], int left, int mid, int right, int *compares) { int n1 = mid - left + 1; int n2 = right - mid; int L[n1], R[n2]; for (int i = 0; i < n1; i++) { L[i] = nums[left + i]; } for (int i = 0; i < n2; i++) { R[i] = nums[mid + 1 + i]; } int i = 0, j = 0, k = left; while (i < n1 && j < n2) { (*compares)++; if (L[i] <= R[j]) { nums[k] = L[i]; i++; } else { nums[k] = R[j]; j++; } k++; } while (i < n1) { nums[k] = L[i]; i++; k++; } while (j < n2) { nums[k] = R[j]; j++; k++; } } void merge_sort(int nums[], int left, int right, int *compares) { if (left < right) { int mid = left + (right - left) / 2; merge_sort(nums, left, mid, compares); merge_sort(nums, mid + 1, right, compares); merge(nums, left, mid, right, compares); } } ``` 最后,我们可以在 main 函数中调用这些排序算法并统计比较次数: ```c int main() { int nums[ARRAY_SIZE]; srand(time(NULL)); // 初始化随机数种子 // 生成随机整数 for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++) { nums[i] = rand() % 1000; } // 直接排序 int compares_insertion = 0; insertion_sort(nums, ARRAY_SIZE, &compares_insertion); printf("直接排序比较次数:%d\n", compares_insertion); // 冒泡排序 int compares_bubble = 0; bubble_sort(nums, ARRAY_SIZE, &compares_bubble); printf("冒泡排序比较次数:%d\n", compares_bubble); // 希尔排序 int compares_shell = 0; shell_sort(nums, ARRAY_SIZE, &compares_shell); printf("希尔排序比较次数:%d\n", compares_shell); // 快速排序 int compares_quick = 0; quick_sort(nums, 0, ARRAY_SIZE - 1, &compares_quick); printf("快速排序比较次数:%d\n", compares_quick); // 归并排序 int compares_merge = 0; merge_sort(nums, 0, ARRAY_SIZE - 1, &compares_merge); printf("归并排序比较次数:%d\n", compares_merge); return 0; } ```

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