c++数据结构实验链表排序

1．实验要求

i.实验目的:

通过编程，学习、实现、对比各种排序算法，掌握各种排序算法的优劣，以及各种

算法使用的情况。

理解算法的主要思想及流程。

ii.实验内容：

使用链表实现下面各种排序算法，并进行比较。

排序算法：

1、插入排序

2、冒泡排序（改进型冒泡排序）

3、快速排序

、

4、简单选择排序

5、堆排序（小根堆）

要求：

1、测试数据分成三类：正序、逆序、随机数据

2、对于这三类数据，比较上述排序算法中关键字的比较次数和移动次数（其中关

键字交换计为3次移动）。

3、对于这三类数据，比较上述排序算法中不同算法的执行时间，精确到微秒（选

作）

4、对2和3的结果进行分析，验证上述各种算法的时间复杂度

编写测试main()函数测试线性表的正确性

iii.代码要求：

—

1、必须要有异常处理，比如删除空链表时需要抛出异常；

2、保持良好的编程的风格：

代码段与段之间要有空行和缩近

标识符名称应该与其代表的意义一致

函数名之前应该添加注释说明该函数的功能

关键代码应说明其功能

3、递归程序注意调用的过程，防止栈溢出

2. 程序分析

通过排序算法将单链表中的数据进行由小至大（正向排序）

存储结构

-

单链表存储数据：

struct node {

int data; node *next; };

单链表定义如下： class LinkList #

{

private :

node * front; public :

LinkList(int a[], int n); 接插入排序：首先将待排序数据建立一个带头结点的单链表。将单链表划分为有序区和无序区，有序区只包含一个元素节点，依次取无序区中的每一个结点，在有序区中查找待插入结点的插入位置，然后把该结点从单链表中删除，再插入到相应位置。

分析上述排序过程，需设一个工作指针p->next 在无序区中指向待插入的结点，在找到插入位置后，将结点p->next 插在结点s 和p 之间。

void LinkList ::InsertSort() 速排序：

主要通过轴值将数据从两端向中间进行比较，交换以实现排序。 通过递归的调用来实现整个链表数据的排序。 ￥

代码中选用了第一个元素作为轴值。 一趟排序的代码：

void LinkList ::QSZ(node * b , node *e ) {

if (b ->next == e || b == e ) 进版的冒泡排序： 通过设置pos 来记录无序边界的位置以减少比较次数。

将数据从前向后两两比较，遇到顺序不对是直接交换两数据的值。 每交换一次movef+3；

void LinkList ::BubbleSort() { 】 LARGE_INTEGER t1, t2, feq;

QueryPerformanceFrequency(&feq); 择排序：

每趟排序再待排序的序列中选择关键码最小的元素，顺序添加至已排好的有序序列最后，知道全部记录排序完毕。

void LinkList ::SelectSort()

{

……

LARGE_INTEGER t1, t2, feq;

QueryPerformanceFrequency(&feq); 排序：

利用前一趟比较的结果来减少比较次数，提高整体的效率。

其中通过链表储存了一棵树。

选择使用小根堆进行排序。

，

void LinkList::sift(int k, int m)

{

int i = k, j = 2 * i;

while (j <= m)

{

comparef++;

if (jdata>Get(j + 1)->data)) j++;

if (Get(i)->data < Get(j)->data) break;

else

{

？

turn(Get(i), Get(j));

i = j;

j = 2 * i;

}

}

}

void LinkList::heapsort(int n)

{

LARGE_INTEGER t1, t2, feq;

QueryPerformanceFrequency(&feq); 出结果的函数：

~

void tell(LinkList &a, LinkList &b, LinkList &c, LinkList &d, LinkList &e)

{

();

comparef = 0; movef = 0;

();

cout << "排序结果："; ();

cout << "1.插入排序法： Compare：" << setw(3) << comparef << "; Move：" << setw(3) << movef << endl;

comparef = 0; movef = 0;

-

();

cout << "2.改进型冒泡排序法： Compare：" << setw(3) << comparef << "; Move：" << setw(3) << movef << endl;

comparef = 0; movef = 0;

();

cout << "3.快速排序法： Compare：" << setw(3) << comparef << "; Move：" << setw(3) << movef << endl;

comparef = 0; movef = 0;

();

&

cout << "4.简单选择排序法 Compare：" << setw(3) << comparef << "; Move：" << setw(3) << movef << endl;

comparef = 0; movef = 0;

(10);

cout << "5.堆排序算法 Compare：" << setw(3) << comparef << "; Move：" << setw(3) << movef << endl;

}

7.统计时间的函数：

#include<>

{

}

LARGE_INTEGER t1, t2, feq;

QueryPerformanceFrequency(&feq);

程序运行结果

1.流程图：

$

，

2.测试条件：

如果需要对不同的正序，逆序随机序列进行排序，则需要在main函数中进行初始化设置。

3.测试结论：

4. 总结

通过这次实验我再次复习了链表的建立及相应的操作，对各类排序算法的实现也有了新的理解，在调试过程中出现了许多问题也花费了很多时间和精力去逐步解决，最后程序运行成功的瞬间真的很开心。

问题一：

直接插入排序中若是使用从后向前比较插入的话（即书上的办法）难以找到该节点的前驱节点，不方便进行操作，所以最后采用了从前向后进行比较。

void LinkList::InsertSort() 入排序法： Compare：" << setw(3) << comparef << "; Move：" << setw(3) << movef << endl;

-

comparef = 0; movef = 0;

();

cout << "2.改进型冒泡排序法： Compare：" << setw(3) << comparef << "; Move：" << setw(3) << movef << endl;

comparef = 0; movef = 0;

();

cout << "3.快速排序法： Compare：" << setw(3) << comparef << "; Move：" << setw(3) << movef << endl;

comparef = 0; movef = 0;

();

cout << "4.简单选择排序法 Compare：" << setw(3) << comparef << "; Move：" << setw(3) << movef << endl;

comparef = 0; movef = 0;

(10);

cout << "5.堆排序算法 Compare：" << setw(3) << comparef << "; Move：" << setw(3) << movef << endl;

}