数据结构实验六

news/2025/1/10 16:50:26/文章来源:https://www.cnblogs.com/-Xuxu/p/18664254

石 家 庄 铁 道 大 学
实 验 报 告

课程名称： 数据结构与算法设计 任课教师： 刘 丹 实验日期：2024.12.15
班 级： 信2305-3 姓 名： 徐戌 学 号： 20234316

实验项目名称：实验六
一、 实验目的
1.掌握插入排序的方法及效率分析
2.掌握选择排序的方法及效率分析
3.掌握交换排序的方法及效率分析
4.掌握归并排序的方法及效率分析
二、 实验内容

三、 设计文档

四、 源程序
6-4 快速排序

include<stdio.h>

include<stdlib.h>

typedef int KeyType;
typedef struct
{
KeyType elem; /elem[0]一般作哨兵或缓冲区/
int Length;
}SqList;
void CreatSqList(SqList L);/待排序列建立，由裁判实现，细节不表/
int Partition ( SqList L,int low, int high );
void Qsort ( SqList L,int low, int high );
int main()
{
SqList L;
int i;
CreatSqList(&L);
Qsort(L,1,L.Length);
for(i=1;i<=L.Length;i++)
printf("%d ",L.elem[i]);
return 0;
}
void Qsort ( SqList L,int low, int high )
{
int pivotloc;
if(low<high)
{
pivotloc = Partition(L, low, high ) ;
Qsort (L, low, pivotloc-1) ;
Qsort (L, pivotloc+1, high );
}
}
int Partition(SqList L, int low, int high) {
// 选择第一个元素作为基准值
KeyType pivot = L.elem[low];
while (low < high) {
// 从右往左找第一个小于基准值的元素
while (low < high && L.elem[high] >= pivot) {
high--;
}
// 将找到的元素放到左边合适位置（也就是low指向的位置）
L.elem[low] = L.elem[high];
// 从左往右找第一个大于基准值的元素
while (low < high && L.elem[low] <= pivot) {
low++;
}
// 将找到的元素放到右边合适位置（也就是high指向的位置）
L.elem[high] = L.elem[low];
}
// 把基准值放到最终正确的位置（也就是low和high相遇的位置）
L.elem[low] = pivot;
return low;
}
6-5 堆排序

include<stdio.h>

include<stdlib.h>

typedef int KeyType;
typedef struct {
KeyType elem; /elem[0]一般作哨兵或缓冲区/
int Length;
}SqList;
typedef SqList HeapType;
void CreatSqListHeapType L);/待排序列建立，由裁判实现，细节不表/
void HeapAdjust( HeapType H, int s, int m);
void HeapSort( HeapType H);
int main()
{
HeapType L;
int i;
CreatSqList(&L);
HeapSort(L);
for(i=1;i<=L.Length;i++)
{
printf("%d ",L.elem[i]);
}
return 0;
}
void HeapSort( HeapType H)
{ /堆顺序表H进行堆排序/
int i; KeyType rc;
/建立初始堆/
for( i=H.Length/2;i>0; i--)
{
HeapAdjust(H, i, H.Length);
}
for(i=H.Length;i>1;i--)
{
rc=H.elem[1];
H.elem[1]=H.elem[i];
H.elem[i]=rc;
HeapAdjust(H, 1, i-1);
}
}
void HeapAdjust(HeapType H, int s, int m) {
// 取出当前要调整的节点的值
KeyType temp = H.elem[s];
// 从当前节点的左孩子节点开始（数组下标表示，左孩子为2 * s）
for (int j = 2 * s; j <= m; j *= 2) {
// 如果有右孩子（下标为2 * s + 1）且右孩子比左孩子大，则选择右孩子
if (j < m && H.elem[j] < H.elem[j + 1]) {
j++;
}
// 如果当前节点已经大于等于子节点中的较大者，就不用调整了，直接break
if (temp >= H.elem[j]) {
break;
}
// 将较大的子节点值上移到当前节点位置
H.elem[s] = H.elem[j];
// 更新当前节点的下标，继续向下调整
s = j;
}
// 将之前取出的当前节点的值放到合适的位置
H.elem[s] = temp;
}
6-6 归并排序

include<stdio.h>

include<stdlib.h>

typedef int KeyType;
typedef struct {
KeyType elem; /elem[0]一般作哨兵或缓冲区/
int Length;
}SqList;
void CreatSqList(SqList L);/待排序列建立，由裁判实现，细节不表/
void MergeSort(SqList L,int low,int high);
void Merge(SqList L,int low,int m,int high);
int main()
{
SqList L;
int i;
CreatSqList(&L);
MergeSort(L,1,L.Length);
for(i=1;i<=L.Length;i++)
{
printf("%d ",L.elem[i]);
}
return 0;
}
void MergeSort(SqList L,int low,int high)
{
/用分治法进行二路归并排序/
int mid;
if(low<high) /区间长度大于1/
{
mid=(low+high)/2; /分解/
MergeSort(L,low,mid); /递归地对low到mid序列排序 /
MergeSort(L,mid+1,high); /递归地对mid+1到high序列排序 /
Merge(L,low,mid,high); /归并/
}
}
// 归并操作函数
void Merge(SqList L, int low, int m, int high) {
// 计算两个子序列的长度
int n1 = m - low + 1;
int n2 = high - m;

// 创建两个临时数组来存储两个子序列
KeyType left[n1];
KeyType right[n2];// 将原数组中的两个子序列分别复制到临时数组中
for (int i = 0; i < n1; i++) {left[i] = L.elem[low + i];
}
for (int j = 0; j < n2; j++) {right[j] = L.elem[m + 1 + j];
}// 初始化索引，分别用于遍历两个临时数组以及原数组归并后的位置
int i = 0, j = 0, k = low;
// 比较两个临时数组中的元素，将较小的放入原数组相应位置
while (i < n1 && j < n2) {if (left[i] <= right[j]) {L.elem[k++] = left[i++];} else {L.elem[k++] = right[j++];}
}// 将left数组中剩余的元素复制到原数组（如果有）
while (i < n1) {L.elem[k++] = left[i++];
}// 将right数组中剩余的元素复制到原数组（如果有）
while (j < n2) {L.elem[k++] = right[j++];
}

}
6-7 直接插入排序

include<stdio.h>

include<stdlib.h>

typedef int KeyType;
typedef struct {
KeyType elem; /elem[0]一般作哨兵或缓冲区/
int Length;
}SqList;
void CreatSqList(SqList L);/待排序列建立，由裁判实现，细节不表/
void InsertSort(SqList L);
int main()
{
SqList L;
int i;
CreatSqList(&L);
InsertSort(L);
for(i=1;i<=L.Length;i++)
{
printf("%d ",L.elem[i]);
}
return 0;
}
void InsertSort(SqList L) {
for (int i = 2; i <= L.Length; i++) { // 从第二个元素开始，将其插入前面已排好序的序列中
KeyType temp = L.elem[i]; // 取出当前要插入的元素
int j = i - 1;
// 在已排序的序列中查找合适的插入位置
while (j >= 1 && L.elem[j] > temp) {
L.elem[j + 1] = L.elem[j]; // 向后移动元素，腾出插入位置
j--;
}
L.elem[j + 1] = temp; // 将元素插入合适的位置
}
}
6-8 希尔排序的实现

include<stdio.h>

include<stdlib.h>

typedef int KeyType;
typedef struct {
KeyType elem; /elem[0]一般作哨兵或缓冲区/
int Length;
}SqList;
void CreatSqList(SqList L);/待排序列建立，由裁判实现，细节不表/
void ShellInsert(SqList L,int dk);
void ShellSort(SqList L);

int main()
{
SqList L;
int i;
CreatSqList(&L);
ShellSort(L);
for(i=1;i<=L.Length;i++)
{
printf("%d ",L.elem[i]);
}
return 0;
}
void ShellSort(SqList L)
{
/按增量序列dlta[0…t-1]对顺序表L作Shell排序,假设规定增量序列为5,3,1/
int k;
int dlta[3]={5,3,1};
int t=3;
for(k=0;k<t;++k)
ShellInsert(L,dlta[k]);
}
void ShellInsert(SqList L, int dk) {
for (int i = dk + 1; i <= L.Length; i++) {
KeyType temp = L.elem[i];
int j = i - dk;
while (j > 0 && L.elem[j] > temp) {
L.elem[j + dk] = L.elem[j];
j -= dk;
}
L.elem[j + dk] = temp;
}
}
五、 个人体会
在数据结构实验排序过程中，遇到诸多问题。首先，代码实现冒泡排序时，内层循环条件出错，导致排序结果混乱，经过仔细对比算法逻辑，纠正循环边界得以解决。其次，对于快速排序的递归部分理解困难，函数调用栈频频溢出，通过绘制递归展开图深入剖析，优化了递归终止条件。还有，使用系统自带排序函数与自定义排序对比测试时，数据类型不匹配引发报错，仔细检查数据类型转换后正常运行。
实验感想：这次实验让我深知理论与实践差距，编码中一个小疏忽就全盘皆错。但攻克难题后，对排序算法理解通透许多，编程能力、调试技巧都显著提升，也更有信心面对后续复杂的数据结构挑战。

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