24.排序综合 利用随机函数产生N个随机整数(20000以上),对这些数进行多种方法进行排序。要求: (1)至少采用三种方法实现上述问题求解(提示,可采用的方法有插入排序、希尔排序、起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、归并排序)。并把排序后的结果保存在不同的文件中。 (2)统计每一种排序方法的性能(以上机运行程序所花费的时间为准进行对比),找出其中两种较快的方法。 (3)如果采用4种或4种以上的方法者,可适当加分。数据结构课程设计,每行代码加详细注释

时间: 2024-02-29 14:53:32 浏览: 58
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利用随机函数产生30000个随机整数进行排序,并统计每一种排序上机所花费的时间

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好的,下面是加上详细注释的代码实现: ```python import random import time N = 10000 # 需要排序的元素个数 MAX_NUM = 50000 # 随机数的最大值 # 生成N个随机整数 data = [random.randint(20000, MAX_NUM) for _ in range(N)] # 插入排序 start_time = time.time() # 记录开始时间 for i in range(1, N): tmp = data[i] j = i - 1 while j >= 0 and data[j] > tmp: data[j + 1] = data[j] j -= 1 data[j + 1] = tmp end_time = time.time() # 记录结束时间 print("插入排序耗时:", end_time - start_time) # 将排序结果保存到文件中 with open("insertion_sort.txt", "w") as f: for d in data: f.write(str(d) + "\n") # 希尔排序 start_time = time.time() gap = N // 2 # 初始步长 while gap > 0: for i in range(gap, N): tmp = data[i] j = i - gap while j >= 0 and data[j] > tmp: data[j + gap] = data[j] j -= gap data[j + gap] = tmp gap //= 2 # 缩小步长 end_time = time.time() print("希尔排序耗时:", end_time - start_time) # 将排序结果保存到文件中 with open("shell_sort.txt", "w") as f: for d in data: f.write(str(d) + "\n") # 快速排序 def quick_sort(data, left, right): if left >= right: return pivot_idx = partition(data, left, right) quick_sort(data, left, pivot_idx - 1) quick_sort(data, pivot_idx + 1, right) def partition(data, left, right): pivot = data[left] while left < right: while left < right and data[right] >= pivot: right -= 1 data[left] = data[right] while left < right and data[left] < pivot: left += 1 data[right] = data[left] data[left] = pivot return left start_time = time.time() quick_sort(data, 0, N - 1) end_time = time.time() print("快速排序耗时:", end_time - start_time) # 将排序结果保存到文件中 with open("quick_sort.txt", "w") as f: for d in data: f.write(str(d) + "\n") # 选择排序 start_time = time.time() for i in range(N): min_idx = i for j in range(i + 1, N): if data[j] < data[min_idx]: min_idx = j data[i], data[min_idx] = data[min_idx], data[i] end_time = time.time() print("选择排序耗时:", end_time - start_time) # 将排序结果保存到文件中 with open("selection_sort.txt", "w") as f: for d in data: f.write(str(d) + "\n") # 归并排序 def merge_sort(data): if len(data) <= 1: return data mid = len(data) // 2 left = merge_sort(data[:mid]) right = merge_sort(data[mid:]) return merge(left, right) def merge(left, right): i, j = 0, 0 res = [] while i < len(left) and j < len(right): if left[i] < right[j]: res.append(left[i]) i += 1 else: res.append(right[j]) j += 1 res += left[i:] res += right[j:] return res start_time = time.time() data = merge_sort(data) end_time = time.time() print("归并排序耗时:", end_time - start_time) # 将排序结果保存到文件中 with open("merge_sort.txt", "w") as f: for d in data: f.write(str(d) + "\n") # 堆排序 def heap_sort(data): n = len(data) # 构建堆 for i in range(n // 2 - 1, -1, -1): heapify(data, n, i) # 排序 for i in range(n - 1, 0, -1): data[0], data[i] = data[i], data[0] heapify(data, i, 0) def heapify(data, n, i): largest = i left = 2 * i + 1 right = 2 * i + 2 if left < n and data[left] > data[largest]: largest = left if right < n and data[right] > data[largest]: largest = right if largest != i: data[i], data[largest] = data[largest], data[i] heapify(data, n, largest) start_time = time.time() heap_sort(data) end_time = time.time() print("堆排序耗时:", end_time - start_time) # 将排序结果保存到文件中 with open("heap_sort.txt", "w") as f: for d in data: f.write(str(d) + "\n") # 统计每种排序方法的耗时并找出其中较快的两种方法 methods = ["插入排序", "希尔排序", "快速排序", "选择排序", "归并排序", "堆排序"] times = [0] * len(methods) with open("method_times.txt", "w") as f: for i, method in enumerate(methods): with open(method.lower() + "_sort.txt", "r") as f_sort: start_time = time.time() for _ in f_sort: pass end_time = time.time() times[i] = end_time - start_time f.write("{} 耗时:{}\n".format(method, times[i])) # 找出耗时最短的两种方法 idx1 = times.index(min(times)) times[idx1] = float("inf") idx2 = times.index(min(times)) f.write("\n最
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