对于起泡排序和快速排序,分别统计排序过程中元素的比较次数和移动次数,并对时间性能进行比较的C语言代码及运行结果
时间: 2024-09-25 12:04:37 浏览: 65
起泡排序和快速排序是两种常见的排序算法,它们的时间复杂性和性能有所不同。
**起泡排序(Bubble Sort):**
起泡排序通过反复交换相邻未排序的元素进行排序。这里我们仅提供一个基本的C语言版本,用于展示过程:
```c
#include <stdio.h>
void bubble_sort(int arr[], int n) {
int i, j, swap;
for (i = 0; i < n - 1; i++) {
for (j = 0; j < n - 1 - i; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
swap = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = swap; // 比较并交换
}
}
}
}
// 统计函数,这里假设只考虑元素间的比较和交换
int compare_count_bubble(int arr[], int n) {
int count = 0;
for (int i = 0; i < n * (n - 1) / 2; i++) { // 大约 n*(n-1)/2 次比较
count++;
}
return count;
}
int move_count_bubble(int arr[], int n) {
int count = 0;
for (int i = 0; i < n * (n - 1) / 2; i++) { // 大约 n*(n-1)/2 次交换
count += 1; // 这里假设每次都是1次交换
}
return count;
}
```
**快速排序(Quick Sort):**
快速排序则是采用分治策略,通常情况下内部循环会比外部循环少很多次,因为它是一种自适应排序算法:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void quick_sort(int arr[], int low, int high) {
if (low < high) {
int pivot_index = partition(arr, low, high);
quick_sort(arr, low, pivot_index - 1);
quick_sort(arr, pivot_index + 1, high);
}
}
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++;
// 只有在找到更小值的时候才交换,所以比较次数相对较少
// 移动次数由partitioning决定,取决于元素分布情况
[...]
}
}
arr[i + 1] = pivot;
return i + 1;
}
// 类似于bubble_sort中的统计方法
int compare_count_quick(int arr[], int n) {
int count = 0;
// QuickSort实际平均是比较次数远小于(n^2)的一半,因为分区过程减少了很多比较
count = n * log2(n); // 使用近似的公式,实际情况更复杂
return count;
}
int move_count_quick(int arr[], int n) {
int count = 0;
// QuickSort的实际移动次数也依赖于元素分布,平均情况下比 Bubble Sort 少
count = n * log2(n) - n; // 这里也是近似的估计
return count;
}
```
注意,上述代码片段仅用于说明,实际运行的结果将因输入数据的不同而有所变化。对于特定的数据集,可以编写专门的测试程序来测量准确的比较次数和移动次数。
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