C++链表排序算法实战：对比与性能分析

本资源是一份关于C++数据结构实验的详细指南，主要关注于链表排序的实现与分析。实验的主要目标是通过编程实践，让学生深入理解和掌握多种排序算法，包括插入排序、冒泡排序（改进型）、快速排序、简单选择排序以及堆排序（小根堆）。实验分为三个阶段： 1. 实验要求： - 实验目的是通过实际操作，理解并比较不同排序算法的特点和性能，如关键字比较次数、移动次数以及执行时间。 - 需要设计测试数据，包括正序、逆序和随机数据，以全面评估算法在不同情况下的表现。 - 可选部分是精确测量算法执行时间，并分析验证其时间复杂度。 - 要求在代码实现中加入异常处理，如处理空链表，保持良好的编程风格，如清晰的注释、适当的缩进和命名一致性。 2. 实现与代码要求： - 实现了一个名为`LinkList`的类，包含节点结构体`node`，以及用于操作链表的方法，如插入、交换数据、打印、排序等。 - 必须确保代码中包含了异常处理，例如在删除空链表时会抛出异常。 - 对于关键算法部分，例如插入排序、冒泡排序和快速排序，需要明确地解释它们的工作原理和步骤，尤其是递归实现时，要特别注意避免栈溢出问题。 2.1 存储结构： 使用单链表存储数据，每个节点包含一个整数值`data`和指向下一个节点的指针`next`。 2.2 关键算法分析： - 插入排序：通过逐个元素插入已排序部分的方式实现，适用于小型数据集或部分有序的数据。 - 冒泡排序（改进型）：通过相邻元素的交换逐步把最大（或最小）的元素“冒”到链表尾部。 - 快速排序：采用分治策略，选择一个基准元素，将链表分为两部分，然后递归地对这两部分进行排序。 - 简单选择排序：每次从未排序部分选择最小（或最大）元素放到已排序部分的末尾。 - 堆排序：利用堆数据结构实现，先将链表转换成小根堆，然后依次取出堆顶元素完成排序。 在整个实验过程中，学生需要编写测试主函数`main()`来验证链表排序的正确性，并分析和比较各种算法在不同数据类型和规模下的性能差异。通过实际操作，不仅可以提升C++编程技能，还能加深对排序算法理论的理解。