C++编译冒泡排序，快速排序和堆排序算法，并要求比较三个排序算法的运行速度

好的，我可以帮你编写C++代码来实现冒泡排序、快速排序和堆排序算法，并比较它们的运行速度。

首先，让我们看看冒泡排序的实现。冒泡排序是一种简单的排序算法，它通过不断交换相邻的元素来排序。以下是C++代码：

#include <iostream>
using namespace std;

void bubbleSort(int arr[], int n) {
    for (int i = 0; i < n - 1; ++i) {
        for (int j = 0; j < n - i - 1; ++j) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                swap(arr[j], arr[j + 1]);
            }
        }
    }
}

int main() {
    int arr[] = { 5, 2, 6, 1, 3, 9 };
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    bubbleSort(arr, n);

    cout << "Sorted array: ";
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        cout << arr[i] << " ";
    }

    return 0;
}

接下来是快速排序算法的实现。快速排序使用分治策略来排序，它将一个大问题分解成较小的子问题，然后解决这些子问题。以下是C++代码：

#include <iostream>
using namespace std;

int partition(int arr[], int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = low - 1;

    for (int j = low; j < high; ++j) {
        if (arr[j] < pivot) {
            ++i;
            swap(arr[i], arr[j]);
        }
    }

    swap(arr[i + 1], arr[high]);

    return i + 1;
}

void quickSort(int arr[], int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pi = partition(arr, low, high);

        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

int main() {
    int arr[] = { 5, 2, 6, 1, 3, 9 };
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    quickSort(arr, 0, n - 1);

    cout << "Sorted array: ";
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        cout << arr[i] << " ";
    }

    return 0;
}

最后是堆排序算法的实现。堆排序使用堆数据结构来排序，它将元素插入堆中，然后不断从堆中取出最大元素，直到堆为空。以下是C++代码：

#include <iostream>
using namespace std;

void heapify(int arr[], int n, int i) {
    int largest = i;
    int l = 2 * i + 1;
    int r = 2 * i + 2;

    if (l < n && arr[l] > arr[largest]) {
        largest = l;
    }

    if (r < n && arr[r] > arr[largest]) {
        largest = r;
    }

    if (largest != i) {
        swap(arr[i], arr[largest]);
        heapify(arr, n, largest);
    }
}

void heapSort(int arr[], int n) {
    for (int i = n / 2 - 1; i >= 0; --i) {
        heapify(arr, n, i);
    }

    for (int i = n - 1; i >= 0; --i) {
        swap(arr[0], arr[i]);
        heapify(arr, i, 0);
    }
}

int main() {
    int arr[] = { 5, 2, 6, 1, 3, 9 };
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    heapSort(arr, n);

    cout << "Sorted array: ";
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        cout << arr[i] << " ";
    }

    return 0;
}

现在我们来比较这三个排序算法的运行速度。我们可以使用C++的chrono库来计时。以下是比较运行速度的代码：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <random>
using namespace std;

void bubbleSort(int arr[], int n);
void quickSort(int arr[], int low, int high);
int partition(int arr[], int low, int high);
void heapify(int arr[], int n, int i);
void heapSort(int arr[], int n);

int main() {
    const int n = 10000;
    int arr1[n], arr2[n], arr3[n];

    // 生成随机数
    random_device rd;
    mt19937 gen(rd());
    uniform_int_distribution<> dis(1, n);

    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        int num = dis(gen);
        arr1[i] = num;
        arr2[i] = num;
        arr3[i] = num;
    }

    // 测量冒泡排序的时间
    auto start = chrono::high_resolution_clock::now();
    bubbleSort(arr1, n);
    auto end = chrono::high_resolution_clock::now();
    auto duration = chrono::duration_cast<chrono::microseconds>(end - start);
    cout << "Bubble sort: " << duration.count() << " microseconds" << endl;

    // 测量快速排序的时间
    start = chrono::high_resolution_clock::now();
    quickSort(arr2, 0, n - 1);
    end = chrono::high_resolution_clock::now();
    duration = chrono::duration_cast<chrono::microseconds>(end - start);
    cout << "Quick sort: " << duration.count() << " microseconds" << endl;

    // 测量堆排序的时间
    start = chrono::high_resolution_clock::now();
    heapSort(arr3, n);
    end = chrono::high_resolution_clock::now();
    duration = chrono::duration_cast<chrono::microseconds>(end - start);
    cout << "Heap sort: " << duration.count() << " microseconds" << endl;

    return 0;
}

void bubbleSort(int arr[], int n) {
    for (int i = 0; i < n - 1; ++i) {
        for (int j = 0; j < n - i - 1; ++j) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                swap(arr[j], arr[j + 1]);
            }
        }
    }
}

void quickSort(int arr[], int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pi = partition(arr, low, high);

        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

int partition(int arr[], int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = low - 1;

    for (int j = low; j < high; ++j) {
        if (arr[j] < pivot) {
            ++i;
            swap(arr[i], arr[j]);
        }
    }

    swap(arr[i + 1], arr[high]);

    return i + 1;
}

void heapify(int arr[], int n, int i) {
    int largest = i;
    int l = 2 * i + 1;
    int r = 2 * i + 2;

    if (l < n && arr[l] > arr[largest]) {
        largest = l;
    }

    if (r < n && arr[r] > arr[largest]) {
        largest = r;
    }

    if (largest != i) {
        swap(arr[i], arr[largest]);
        heapify(arr, n, largest);
    }
}

void heapSort(int arr[], int n) {
    for (int i = n / 2 - 1; i >= 0; --i) {
        heapify(arr, n, i);
    }

    for (int i = n - 1; i >= 0; --i) {
        swap(arr[0], arr[i]);
        heapify(arr, i, 0);
    }
}

注意，这里我们使用了C++的random库来生成随机数。我们还使用了chrono库来计时。输出的时间以微秒为单位。

希望这可以帮助你比较这三个排序算法的运行速度。