北理工数据结构实验报告.docx
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北理工数据结构实验报告
《数据结构与算法统计》
实验报告
——实验四
学院:
班级:
学号:
姓名:
一、实验目的
1、熟悉VC环境,学会使用C语言利用顺序表解决实际问题。
2、通过上机、编程调试,加强对线性表的理解和运用的能力。
3、锻炼动手编程,独立思考的能力。
二、实验内容
从键盘输入10个数,编程实现分别用插入排序、交换排序、选择排序算法进行排序,输出排序后的序列。
三、程序设计
1、概要设计
为了实现排序的功能,需要将输入的数字放入线性表中,进行进一步的排序操作。
(1)抽象数据类型:
ADTSqList{
数据对象:
D=
数据关系:
R1=
基本操作:
Input(Sqlist&L)
操作结果:
构造一个线性表L。
output(SqListL)
初始条件:
线性表L已存在。
操作结果:
按顺序在屏幕上输出L的数据元素。
BiInsertionsort(SqlistL)
初始条件:
线性表L已存在。
操作结果:
对L的数据元素进行折半插入排序。
QuickSort(SqlistL)
初始条件:
线性表L已存在。
操作结果:
对L的数据元素进行交换排序。
SelectSort(SqList&L)
初始条件:
线性表L已存在。
操作结果:
对L的数据元素进行选择排序。
}ADTSqList
⑵宏定义
#defineKeyTypeint
#defineMAXSIZE10
#defineok1
#defineerror0
⑶主程序流程
由主程序首先调用Input(L)函数创建顺序表,
先调用BiInsertionsort(L)函数进行折半插入排序,调用output(L)函数显示排序结果。
再调用QuickSort(L)函数进行交换排序,调用output(L)函数显示排序结果。
最后调用SelectSort(L)函数进行选择排序,调用output(L)函数显示排序结果。
⑷模块调用关系
由主函数模块调用创建顺序表模块,排序模块与显示输出模块。
(5)流程图
2、详细设计
(1)数据类型设计
/*顺序存储结构*/
typedefstruct
{
KeyTypeKey;//关键字项
}RedType;
typedefstruct
{
RedTyper[MAXSIZE+1];
intlength;//=MAXSIZE;
}Sqlist;//定义顺序表类型
(2)操作算法设计
/*输入数据*/
intInput(Sqlist&L)
{
for(inti=1;i<=MAXSIZE;i++)
scanf("%d",&L.r[i].Key);
L.length=MAXSIZE;
returnok;
}
/*输出排好的数字*/
intoutput(SqlistL)
{
for(inti=1;i<=MAXSIZE;i++)
printf("%-4d",L.r[i].Key);
printf("\n");
returnok;
}
/*折半插入排序法*/
voidBiInsertionsort(SqlistL)
{
inti,j,low,high,m;
for(i=2;i<=L.length;i++)
{
L.r[0].Key=L.r[i].Key;//把要插入的当成哨兵
low=1;high=i-1;
while(low<=high)//折半法找到要插入的位置
{
m=(low+high)/2;
if(L.r[0].Keyelselow=m+1;
}
for(j=i-1;j>=high+1;j--)//插入位置后的袁术后移一位
.r[j+1]=L.r[j];
L.r[high+1]=L.r[0];//插入元素
}//low
printf("折半插入排序:
\n");
output(L);
}//BiInsertionsort
/*快速交换排序法*/
intPartition(Sqlist&L,intlow,inthigh)
{
intpivotkey;
L.r[0].Key=L.r[low].Key;//用子表的第一个记录作枢轴记录
pivotkey=L.r[low].Key;//枢轴记录关键字
while(low{
while(low=pivotkey)
{
--high;//将比枢轴记录小的记录移到低端
}//while
L.r[low].Key=L.r[high].Key;
while(low{
++low;//将比枢轴记录大的记录移到高端
}//while
L.r[high].Key=L.r[low].Key;
}//while
L.r[low].Key=L.r[0].Key;//枢轴记录到位
returnlow;//返回枢轴位置
}//Partition
voidQSort(Sqlist&L,intlow,inthigh)
{
intpivotloc;
if(low{
pivotloc=Partition(L,low,high);//将L.r[low…high]一分为二
QSort(L,low,pivotloc-1);//对低子表递归排序,pivotloc是枢轴位置
QSort(L,pivotloc+1,high);//对高子表递归排序
}//if
}//QSort
voidQuickSort(Sqlist&L)//对顺序表L做快速排序
{
QSort(L,1,L.length);
printf("交换排序:
\n");
output(L);
}//QuickSort
/*选择排序法*/
voidSelectSort(SqlistL)
{
inti,j,k,temp;
for(i=1;i<=L.length;i++)
{k=i;//要确定排序元素的位置
for(j=i+1;j<=L.length;j++)
{
if(L.r[k].Key>L.r[j].Key)k=j;//若后面有更小的记录下其位置
}
temp=L.r[i].Key;输出线性表L
L.r[i].Key=L.r[k].Key;
L.r[k].Key=temp;
}//for
printf("选择排序:
\n");
output(L);
}//SelectSort
⑶主函数设计
intmain()
{
SqlistL;
Input(L);//输入要排的数字,创建线性表L
BiInsertionsort(L);//对L进行插入排序,输出线性表L
BubbleSort(L);//对L进行交换排序,输出线性表L
SelectSort(L);//对L进行选择排序,输出线性表L
returnok;
}
四、程序调试分析
1、由于本次实验中存储数据的线性表是在Input函数中进行的,所以开始时忘了将l.length初始化,出现报错,开始我直接在定义线性表的结构中赋值为MAXSIZE,还是有问题,原来是定义结构时不能直接在内部赋初值!
通过这次错误让我对数组的用法有了一个更深的了解,实践后记得更深。
2、对于快速排序一直都不太理解,编译时出现了各种报错提示,后来我又回头仔仔细细的看了书上的内容,重新理解快排的算法思想,先设置枢轴,进行一趟简单的分大小,再进行递归调用,直到排序结束,重新写了一遍程序,调试了几次就成功了,对于快排有了一个较深的把握与理解。
3、一直对于快排的交换环节存有疑虑,当出现第一个比枢轴小的关键字时就进行这句L.r[low].Key=L.r[high].Key;原以为这样后low空间里的关键字被换成了high的了,那low里的关键字就缺失了,但是调试却没有问题,经过单步运行后,发现原来low里的为枢轴量,放在了首单元地址里,后来又换回来了,所以没有缺失。
4、在选择排序中,刚开始我的程序是比较后就直接交换的,后来看书上是记住数组的下标全部比较后进行一次交换就可以了,少了不少的交换次数,效率提高了不少,让我看到了优化程序的重要性,在实现的基础上不断地去优化程序,让程序变得更好。
五、用户使用说明
1、本程序的运行环境为DOS操作系统,执行文件为:
排序.exe。
2、进入程序后,输入所需排序的十个整数,回车运行程序。
3、程序运行后即在屏幕上输出计算结果。
六、程序运行结果
七、程序清单
#include"stdio.h"
/*宏定义*/
#defineKeyTypeint
#defineMAXSIZE10
#defineok1
#defineerror0
/*顺序存储结构*/
typedefstruct
{
KeyTypeKey;
}RedType;
typedefstruct
{
RedTyper[MAXSIZE+1];
intlength;//=MAXSIZE;
}Sqlist;
/*输入数据*/
intInput(Sqlist&L)
{
for(inti=1;i<=MAXSIZE;i++)
scanf("%d",&L.r[i].Key);
L.length=MAXSIZE;
returnok;
}
/*输出排好的数字*/
intoutput(SqlistL)
{
for(inti=1;i<=MAXSIZE;i++)
printf("%-4d",L.r[i].Key);
printf("\n");
returnok;
}
/*折半插入排序法*/
voidBiInsertionsort(SqlistL)
{
inti,j,low,high,m;
for(i=2;i<=L.length;i++)
{
L.r[0].Key=L.r[i].Key;//把要插入的当成哨兵
low=1;high=i-1;
while(low<=high)//折半法找到要插入的位置
{
m=(low+high)/2;
if(L.r[0].Keyelselow=m+1;
}
for(j=i-1;j>=high+1;j--)//插入位置后的袁术后移一位
L.r[j+1]=L.r[j];
L.r[high+1]=L.r[0];//插入元素
}//low
printf("折半插入排序:
\n");
output(L);
}//BiInsertionsort
/*快速交换排序法*/
intPartition(Sqlist&L,intlow,inthigh)
{
intpivotkey;
L.r[0].Key=L.r[low].Key;//用子表的第一个记录作枢轴记录
pivotkey=L.r[low].Key;//枢轴记录关键字
while(low{
while(low=pivotkey)
{
--high;//将比枢轴记录小的记录移到低端
}//while
L.r[low].Key=L.r[high].Key;
while(low{
++low;//将比枢轴记录大的记录移到高端
}//while
L.r[high].Key=L.r[low].Key;
}//while
L.r[low].Key=L.r[0].Key;//枢轴记录到位
returnlow;//返回枢轴位置
}//Partition
voidQSort(Sqlist&L,intlow,inthigh)
{
intpivotloc;
if(low{
pivotloc=Partition(L,low,high);//将L.r[low…high]一分为二
QSort(L,low,pivotloc-1);//对低子表递归排序,pivotloc是枢轴位置
QSort(L,pivotloc+1,high);//对高子表递归排序
}//if
}//QSort
voidQuickSort(Sqlist&L)//对顺序表L做快速排序
{
QSort(L,1,L.length);
printf("交换排序:
\n");
output(L);
}//QuickSort
/*选择排序法*/
voidSelectSort(SqlistL)
{
inti,j,k,temp;
for(i=1;i<=L.length;i++)
{k=i;//要确定排序元素的位置
for(j=i+1;j<=L.length;j++)
{
if(L.r[k].Key>L.r[j].Key)k=j;//若后面有更小的记录下其位置
}
temp=L.r[i].Key;
L.r[i].Key=L.r[k].Key;
L.r[k].Key=temp;
}//for
printf("选择排序:
\n");
output(L);
}//SelectSort
intmain()
{
SqlistL;
Input(L);//输入要排的数字
BiInsertionsort(L);
QuickSort(L);
SelectSort(L);
returnok;
}