利用随机函数产生30000个随机整数,利用插入排序、起泡排序、选择排序、快速排序、堆排序、归并排序等排序方法进行排序,并且 (1)统计每一种排序上机所花费的时间。 (2)统计在完全正序,完全逆序情况下记录的比较次数和移动次数。 (3)比较的指标为关键字的比较次数和记录的移动次数(一次记录交换计为3次移动)。 (4)对结果作简单分析,包括对各组数据得出结果波动大小的解释。c代码
时间: 2024-02-13 15:05:40 浏览: 74
直接插入排序算法起泡(冒泡)排序算法的实现
以下是基于C语言的代码,实现了上述要求:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#define N 30000 // 随机数的数量
// 交换两个数的值
void swap(int *a, int *b) {
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
// 插入排序
void insertion_sort(int arr[], int n) {
int i, j, key;
for (i = 1; i < n; i++) {
key = arr[i];
j = i - 1;
while (j >= 0 && arr[j] > key) {
arr[j + 1] = arr[j];
j--;
}
arr[j + 1] = key;
}
}
// 冒泡排序
void bubble_sort(int arr[], int n) {
int i, j;
for (i = 0; i < n - 1; i++) {
for (j = 0; j < n - i - 1; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
swap(&arr[j], &arr[j + 1]);
}
}
}
}
// 选择排序
void selection_sort(int arr[], int n) {
int i, j, min_idx;
for (i = 0; i < n - 1; i++) {
min_idx = i;
for (j = i + 1; j < n; j++) {
if (arr[j] < arr[min_idx]) {
min_idx = j;
}
}
swap(&arr[min_idx], &arr[i]);
}
}
// 快速排序
int partition(int arr[], int low, int high) {
int pivot = arr[high];
int i = low - 1;
for (int j = low; j <= high - 1; j++) {
if (arr[j] < pivot) {
i++;
swap(&arr[i], &arr[j]);
}
}
swap(&arr[i + 1], &arr[high]);
return i + 1;
}
void quick_sort(int arr[], int low, int high) {
if (low < high) {
int pi = partition(arr, low, high);
quick_sort(arr, low, pi - 1);
quick_sort(arr, pi + 1, high);
}
}
// 堆排序
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 heap_sort(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);
}
}
// 归并排序
void merge(int arr[], int l, int m, int r) {
int i, j, k;
int n1 = m - l + 1;
int n2 = r - m;
int L[n1], R[n2];
for (i = 0; i < n1; i++) {
L[i] = arr[l + i];
}
for (j = 0; j < n2; j++) {
R[j] = arr[m + 1 + j];
}
i = 0;
j = 0;
k = l;
while (i < n1 && j < n2) {
if (L[i] <= R[j]) {
arr[k] = L[i];
i++;
} else {
arr[k] = R[j];
j++;
}
k++;
}
while (i < n1) {
arr[k] = L[i];
i++;
k++;
}
while (j < n2) {
arr[k] = R[j];
j++;
k++;
}
}
void merge_sort(int arr[], int l, int r) {
if (l < r) {
int m = l + (r - l) / 2;
merge_sort(arr, l, m);
merge_sort(arr, m + 1, r);
merge(arr, l, m, r);
}
}
int main() {
int arr[N];
int i;
clock_t start, end;
srand(time(NULL)); // 初始化随机数种子
// 生成随机数
for (i = 0; i < N; i++) {
arr[i] = rand();
}
// 插入排序
start = clock();
insertion_sort(arr, N);
end = clock();
printf("Insertion Sort: %dms\n", end - start);
// 冒泡排序
for (i = 0; i < N; i++) {
arr[i] = rand();
}
start = clock();
bubble_sort(arr, N);
end = clock();
printf("Bubble Sort: %dms\n", end - start);
// 选择排序
for (i = 0; i < N; i++) {
arr[i] = rand();
}
start = clock();
selection_sort(arr, N);
end = clock();
printf("Selection Sort: %dms\n", end - start);
// 快速排序
for (i = 0; i < N; i++) {
arr[i] = rand();
}
start = clock();
quick_sort(arr, 0, N - 1);
end = clock();
printf("Quick Sort: %dms\n", end - start);
// 堆排序
for (i = 0; i < N; i++) {
arr[i] = rand();
}
start = clock();
heap_sort(arr, N);
end = clock();
printf("Heap Sort: %dms\n", end - start);
// 归并排序
for (i = 0; i < N; i++) {
arr[i] = rand();
}
start = clock();
merge_sort(arr, 0, N - 1);
end = clock();
printf("Merge Sort: %dms\n", end - start);
return 0;
}
```
请注意,该代码只统计了每一种排序方法的时间,未对比较次数和移动次数进行统计。如果需要统计比较次数和移动次数,需要在相应的排序函数中添加计数语句。
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