数据结构实验八 快速排序实验报告

数据结构实验课程最终报告题目：实验八快速排序

专业班级：计算机科学与技术

姓名：XXX

学号：

指导老师：李晓鸿

完成日期：2015.01.06

一、需求分析

背景

排序是计算机内经常进行的一种操作，其目的是将一组“无序”的记录序列调整为“有序”的记录序列。

假设含n个记录的序列为{ R1, R2, …，R n }

其相应的关键字序列为{ K1, K2, …，K n }

这些关键字相互之间可以进行比较，即在它们之间存在着这样一个关系：

K p1≤K p2≤…≤K pn

按此固有关系将上式记录序列重新排列为{ R p1, R p2, …，R pn }的操作称作排序。

排序算法是计算机科学中最重要的研究问题之一。对于排序的研究既有理论上的重要意义，又有实际应用价值。它在计算机图形、计算机辅助设计、机器人、模式识别、及统计学等领域具有广泛应用。常见的排序算法有起泡排序、直接插入排序、简单选择排序、快速排序、堆排序等。

例1：有时候应用程序本身就需要对信息进行排序。为了准备客户账目，银行需要根据支票的号码对支票排序；

例2：在一个绘制互相重叠的图形对象的程序中，可能需要根据一个“在上方”关系将各对象排序，以便自下而上地绘出对象。

例3：在一个由n个数构成的集合上，求集合中第i小/大的数。

例4：对一个含有n个元数的集合，求解中位数、k分位数。

1.问题描述

在操作系统中，我们总是希望以最短的时间处理完所有的任务。但事情总是要一件件地做，任务也要操作系统一件件地处理。当操作系统处理一件任务时，其他待处理的任务就需要等待。虽然所有任务的处理时间不能降低，但我们可以安排它们的处理顺序，将耗时少的任务先处理，耗时多的任务后处理，这样就可以使所有任务等待的时间和最小。

只需要将n 件任务按用时去从小到大排序，就可以得到任务依次的处理顺序。当有 n 件任务同时来临时，每件任务需要用时n i，求让所有任务等待的时间和最小的任务处理顺序。

2.程序要求实现的功能

当有 n 件任务同时来临时，每件任务需要用时n i，求出让所有任务等待的时间和最小的任务处理顺序。

3.输入输出要求

a)输入要求：

第一行是一个整数n，代表任务的件数。

接下来一行，有n个正整数，代表每件任务所用的时间。

b)输出要求：

输出有n行，每行一个正整数，从第一行到最后一行依次代表着操作系统要处

理的任务所用的时间。按此顺序进行，则使得所有任务等待时间最小。

4.测试数据

1.输入：

请输入任务件数：-1

输出：

输入有误，请重新输入！

2.输入：

请输入任务件数：4

请输入各任务所需时间：2 4 3 0

输出：

输入有误，请重新输入！

3.输入：

请输入任务件数：4

请输入各任务所需时间：2 4 3 6

输出：

任务执行的先后顺序为：

2

3

4

6

4.输入：

请输入任务件数：9

请输入各任务所需时间：5 3 4 2 6 1 5 7 3

输出：

任务执行的先后顺序为：

1

2

3

3

4

5

5

6

7

二、概要设计

(一)函数调用关系图

三、 详细设计

（一）物理数据类型

本程序所输入的任务件数和任务时间均为整数，可使用整数 int 实现数据的存储。使用数组实现快速排序。 (二)具体步骤和伪代码

1. 输入任务件数及任务时长 while(1) {

cout<<"请输入任务件数: "; cin>>size;

while(size) //任务件数大于0，则执行该循环，否则重新输入件数 {

int i;

cout<<"请输入各任务所需时间:"; for(i=0;i

cin>>a[i]; if(a[i]<=0) {

cout<<"输入有误，请重新输入！"<

if(i==size) break; }

cout<<"输入有误，请重新输入！"<

主

函数

void QuickSort(int a[],int start,int

end);

void

QuickSort(int a[],int start,int end);

int

Partition(int

a[],int

start,int

end);

int

random(int

start,int end) ;

void change(int a[],int i,int j);

}

2.调用函数取随机轴值

int random(int start,int end)

{

int t;

srand(time(NULL));//设置随机数种子，对多组数据排序时不会取相同的轴值while(1)

{

t=rand()%(end+1);

if(t>=start)

return t;

}

}

3.数组中的两个元素交换位置

void change(int a[N],int i,int j)

{

i nt t;

t=a[i];

a[i]=a[j];

a[j]=t;

}

4.快速排序时对数据进行划分区域

int Partition(int a[],int start,int end)

{

int temp=random(start,end);//得到随机轴值

change(a,temp,end);

int i=start-1;//i用来指示轴值之后插入的位置

int base=a[end]; //以最后一个数作为划分的基点

for(int j=start;j

{

if(a[j]<=base)

{

i++;

change(a,i,j);

}

}

change(a,i+1,end);

return i+1;

}

5.快速排序

void QuickSort(int a[N],int start,int end)

{

if(end<=start)

return;//没有数据或只有一个数据

if(start

{

int i=Partition(a,start,end); //划分区域

//对两个区域分别进行快排

QuickSort(a,start,i-1);

QuickSort(a,i+1,end);

}

}

（三）算法的具体步骤

1)通过用户输入任务件数n及任务时长，并对输入合法性进行验证；若合法，

则进行下一步，否则重新输入；

2)通过调用random()函数，获取非负且小于n的随机数，该随机数作为下标所

表示的元素作为轴值；

3)根据所得轴值，进行快速排序。所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所

有元素比基准值大的摆在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分

割结束之后，该基准就处于数列的中间位置。原本数列被划分为两部分

4)递归地把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。

5)递归的基例是数列的大小是零或一，此时排序完成输出排序后的数列结果到

界面。

。

四、输入输出格式

输入：

a.输入任务件数

cout<<"请输入任务件数: ";

cin>>size;

b.输入每件任务时长

cout<<"请输入各任务所需时间:";

for(i=0;i

{

cin>>a[i];

}

输出：

1、输入不合法：

if(size<=0)

cout<<"输入有误，请重新输入！"<

if(a[i]<=0)

{

cout<<"输入有误，请重新输入！"<

break;

}

2、输入合法，输出排序后的数列：

cout<<"任务执行的先后顺序为: "<

for(i=1;i<=size;i++)

{

cout<<" "<

}

五、调试分析

六、实验心得

在调试过程中，由于轴值的插入位置标记错误，所以排序结果一直出错，后来查找很久才发现该错误。以后会注意不会再此处犯错。