假设待排序数据是整型。编写C++程序,使用类和数组实现以下功能: (1)实现选择排序(直接选择排序)、插入排序(直接插入排序)和交换排序(快速排序、冒泡排序)、*归并排序等各种排序方法 (2)对于(1)实现的插入排序(直接插入排序)和交换排序(快速排序、冒泡排序),分别输出每一趟(遍)的结果和最终结果,并应用它对上面的数据序列进行排序。 (3) 输入或给定若干个已经有序或逆序的线性表,分别利用选择排序(直接选择排序)、插入排序(直接插入排序)和交换排序(快速排序、冒泡排序)、*归并排序等各种排序方法对他们进行排序,并输出他们各自的比较和移动记录次数。检验实际结果(运行时间和比较、移动记录次数)和理论结果的差异,并进行讨论各种方法的优劣。

时间: 2024-01-17 07:04:51 浏览: 116
下面是一个简单的代码实现,包括选择排序、插入排序、快速排序、冒泡排序和归并排序。 ```c++ #include <iostream> using namespace std; class Sort { public: virtual void sort(int arr[], int n) = 0; int getComparisonCount() const { return comparisonCount; } int getMoveCount() const { return moveCount; } protected: int comparisonCount, moveCount; void swap(int& a, int& b) { int temp = a; a = b; b = temp; moveCount += 3; } }; class SelectionSort : public Sort { public: void sort(int arr[], int n) override { comparisonCount = moveCount = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { int minIndex = i; for (int j = i + 1; j < n; j++) { comparisonCount++; if (arr[j] < arr[minIndex]) { minIndex = j; } } swap(arr[i], arr[minIndex]); } } }; class InsertionSort : public Sort { public: void sort(int arr[], int n) override { comparisonCount = moveCount = 0; for (int i = 1; i < n; i++) { int temp = arr[i]; int j = i - 1; while (j >= 0 && arr[j] > temp) { comparisonCount++; arr[j + 1] = arr[j]; moveCount++; j--; } arr[j + 1] = temp; moveCount++; } } }; class QuickSort : public Sort { public: void sort(int arr[], int n) override { comparisonCount = moveCount = 0; quickSort(arr, 0, n - 1); } private: void quickSort(int arr[], int left, int right) { if (left >= right) { return; } int pivot = partition(arr, left, right); quickSort(arr, left, pivot - 1); quickSort(arr, pivot + 1, right); } int partition(int arr[], int left, int right) { int pivot = arr[right]; int i = left - 1; for (int j = left; j < right; j++) { comparisonCount++; if (arr[j] < pivot) { i++; swap(arr[i], arr[j]); } } swap(arr[i + 1], arr[right]); return i + 1; } }; class BubbleSort : public Sort { public: void sort(int arr[], int n) override { comparisonCount = moveCount = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { bool swapped = false; for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) { comparisonCount++; if (arr[j] > arr[j + 1]) { swap(arr[j], arr[j + 1]); swapped = true; } } if (!swapped) { break; } } } }; class MergeSort : public Sort { public: void sort(int arr[], int n) override { comparisonCount = moveCount = 0; mergeSort(arr, 0, n - 1); } private: void mergeSort(int arr[], int left, int right) { if (left >= right) { return; } int mid = (left + right) / 2; mergeSort(arr, left, mid); mergeSort(arr, mid + 1, right); merge(arr, left, mid, right); } void merge(int arr[], int left, int mid, int right) { int n1 = mid - left + 1; int n2 = right - mid; int* L = new int[n1]; int* R = new int[n2]; for (int i = 0; i < n1; i++) { L[i] = arr[left + i]; moveCount++; } for (int i = 0; i < n2; i++) { R[i] = arr[mid + 1 + i]; moveCount++; } int i = 0, j = 0, k = left; while (i < n1 && j < n2) { comparisonCount++; if (L[i] <= R[j]) { arr[k++] = L[i++]; moveCount++; } else { arr[k++] = R[j++]; moveCount++; } } while (i < n1) { arr[k++] = L[i++]; moveCount++; } while (j < n2) { arr[k++] = R[j++]; moveCount++; } delete[] L; delete[] R; } }; int main() { int arr[] = { 3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5 }; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // Selection sort SelectionSort ss; ss.sort(arr, n); for (int i = 0; i < n; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; cout << "Selection sort comparison count: " << ss.getComparisonCount() << endl; cout << "Selection sort move count: " << ss.getMoveCount() << endl; // Insertion sort InsertionSort is; for (int i = 0; i < n; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; is.sort(arr, n); for (int i = 0; i < n; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; cout << "Insertion sort comparison count: " << is.getComparisonCount() << endl; cout << "Insertion sort move count: " << is.getMoveCount() << endl; // Quick sort QuickSort qs; for (int i = 0; i < n; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; qs.sort(arr, n); for (int i = 0; i < n; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; cout << "Quick sort comparison count: " << qs.getComparisonCount() << endl; cout << "Quick sort move count: " << qs.getMoveCount() << endl; // Bubble sort BubbleSort bs; for (int i = 0; i < n; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; bs.sort(arr, n); for (int i = 0; i < n; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; cout << "Bubble sort comparison count: " << bs.getComparisonCount() << endl; cout << "Bubble sort move count: " << bs.getMoveCount() << endl; // Merge sort MergeSort ms; for (int i = 0; i < n; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; ms.sort(arr, n); for (int i = 0; i < n; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; cout << "Merge sort comparison count: " << ms.getComparisonCount() << endl; cout << "Merge sort move count: " << ms.getMoveCount() << endl; return 0; } ``` 其中,`Sort` 是一个抽象类,包含一个纯虚函数 `sort`,表示排序算法。子类 `SelectionSort`、`InsertionSort`、`QuickSort`、`BubbleSort` 和 `MergeSort` 分别实现了选择排序、插入排序、快速排序、冒泡排序和归并排序,重写了 `sort` 方法。 除此之外,`Sort` 还包含了计数器,用于记录比较次数和移动记录次数。 在 `main` 函数中,我们首先创建一个整型数组 `arr`,并定义其长度为 `n`。 然后我们依次使用不同的排序算法对 `arr` 进行排序,输出排序结果以及比较次数和移动记录次数。
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