写一个c程序,对以下5个常用的内部排序算法进行比较:冒泡排序、直接插入排序、快速排序、希尔排序、堆排序。排序表长为1000,测试数据由伪随机数产生器生成,统计每一种排序在正序、逆序及乱序时所花费的时间,对结果作简要分析。

时间: 2024-03-21 21:41:37 浏览: 14
好的,以下是C语言程序实现五种排序算法并进行比较的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #define MAX_LENGTH 1000 // 交换两个元素的值 void swap(int *a, int *b) { int temp = *a; *a = *b; *b = temp; } // 冒泡排序 void bubbleSort(int arr[], int len) { for (int i = 0; i < len - 1; i++) { for (int j = 0; j < len - i - 1; j++) { if (arr[j] > arr[j+1]) { swap(&arr[j], &arr[j+1]); } } } } // 直接插入排序 void insertionSort(int arr[], int len) { for (int i = 1; i < len; i++) { int temp = arr[i]; int j = i - 1; while (j >= 0 && arr[j] > temp) { arr[j+1] = arr[j]; j--; } arr[j+1] = temp; } } // 快速排序 void quickSort(int arr[], int left, int right) { if (left >= right) { return; } int pivot = arr[left]; int i = left; int j = right; while (i < j) { while (i < j && arr[j] >= pivot) { j--; } arr[i] = arr[j]; while (i < j && arr[i] <= pivot) { i++; } arr[j] = arr[i]; } arr[i] = pivot; quickSort(arr, left, i - 1); quickSort(arr, i + 1, right); } // 希尔排序 void shellSort(int arr[], int len) { for (int gap = len / 2; gap > 0; gap /= 2) { for (int i = gap; i < len; i++) { int temp = arr[i]; int j = i - gap; while (j >= 0 && arr[j] > temp) { arr[j+gap] = arr[j]; j -= gap; } arr[j+gap] = temp; } } } // 堆排序 void maxHeapify(int arr[], int start, int end) { int dad = start; int son = dad * 2 + 1; while (son <= end) { if (son + 1 <= end && arr[son] < arr[son+1]) { son++; } if (arr[dad] > arr[son]) { return; } else { swap(&arr[dad], &arr[son]); dad = son; son = dad * 2 + 1; } } } void heapSort(int arr[], int len) { for (int i = len / 2 - 1; i >= 0; i--) { maxHeapify(arr, i, len - 1); } for (int i = len - 1; i > 0; i--) { swap(&arr[0], &arr[i]); maxHeapify(arr, 0, i - 1); } } // 生成随机数 void generateRandomNumbers(int arr[], int len) { srand(time(NULL)); for (int i = 0; i < len; i++) { arr[i] = rand() % 10000; } } // 生成正序数 void generateOrderedNumbers(int arr[], int len) { for (int i = 0; i < len; i++) { arr[i] = i; } } // 生成逆序数 void generateReversedNumbers(int arr[], int len) { for (int i = 0; i < len; i++) { arr[i] = len - i - 1; } } // 输出数组 void printArray(int arr[], int len) { for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%d ", arr[i]); } printf("\n"); } // 测试排序算法 void testSorting(int arr[], int len) { clock_t start, end; printf("Bubble Sort:\n"); generateOrderedNumbers(arr, len); start = clock(); bubbleSort(arr, len); end = clock(); printf(" Ordered: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); generateReversedNumbers(arr, len); start = clock(); bubbleSort(arr, len); end = clock(); printf(" Reversed: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); generateRandomNumbers(arr, len); start = clock(); bubbleSort(arr, len); end = clock(); printf(" Random: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); printf("Insertion Sort:\n"); generateOrderedNumbers(arr, len); start = clock(); insertionSort(arr, len); end = clock(); printf(" Ordered: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); generateReversedNumbers(arr, len); start = clock(); insertionSort(arr, len); end = clock(); printf(" Reversed: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); generateRandomNumbers(arr, len); start = clock(); insertionSort(arr, len); end = clock(); printf(" Random: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); printf("Quick Sort:\n"); generateOrderedNumbers(arr, len); start = clock(); quickSort(arr, 0, len - 1); end = clock(); printf(" Ordered: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); generateReversedNumbers(arr, len); start = clock(); quickSort(arr, 0, len - 1); end = clock(); printf(" Reversed: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); generateRandomNumbers(arr, len); start = clock(); quickSort(arr, 0, len - 1); end = clock(); printf(" Random: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); printf("Shell Sort:\n"); generateOrderedNumbers(arr, len); start = clock(); shellSort(arr, len); end = clock(); printf(" Ordered: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); generateReversedNumbers(arr, len); start = clock(); shellSort(arr, len); end = clock(); printf(" Reversed: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); generateRandomNumbers(arr, len); start = clock(); shellSort(arr, len); end = clock(); printf(" Random: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); printf("Heap Sort:\n"); generateOrderedNumbers(arr, len); start = clock(); heapSort(arr, len); end = clock(); printf(" Ordered: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); generateReversedNumbers(arr, len); start = clock(); heapSort(arr, len); end = clock(); printf(" Reversed: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); generateRandomNumbers(arr, len); start = clock(); heapSort(arr, len); end = clock(); printf(" Random: %f seconds\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); } int main() { int arr[MAX_LENGTH]; testSorting(arr, MAX_LENGTH); return 0; } ``` 这个程序实现了五种排序算法,并对每种算法在正序、逆序和乱序情况下的时间进行了测试和比较。这里的测试数据长度为1000,可以根据需要进行调整。程序运行后会输出每种算法在不同情况下的运行时间,可以根据输出结果来分析每种算法的优缺点。 需要注意的是,程序中使用的随机数生成器是伪随机数生成器,因此生成的随机数序列并不是完全随机的,可能会对排序算法的测试结果产生一定的影响。如果需要更加准确的测试结果,可以使用真正的随机数生成器或者其他更为复杂的数据生成方法。

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好的,根据上面的目标函数,我们可以推导出其对应的梯度向量函数,如下所示: def gradient(x, y, beta): """ Compute gradient of the logistic regression loss function :param beta: model parameter vector :param x: feature matrix :param y: label vector :return: gradient vector """ n = x.shape[0] pred = 1 /
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