实验八 排序算法实验比较——数据结构

实验8排序算法实验比较

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, …, Rn }

其相应的关键字序列为  { K1, K2, …,Kn }

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 :

                Kp1≤Kp2≤…≤Kpn

按此固有关系将上式记录序列重新排列为{ Rp1, Rp2, …,Rpn }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。

 

实验目的

基于教材内容,任选两种排序算法,实现并比较性能。

 

基本要求

(1)至少要有一种排序算法的性能优于O(n2)

(2)对实现的排序算法进行实验比较,实验比较数据参见教材7.8章节

(3)排序算法要基于教材,测试输入的整数数据文件(5个,文件中数据规模分别是100,1K,10K,100K和1M),排序结果也要输出到文件中。

(4)要在屏幕上输出排序过程所花费时间

 

代码实现

#include<iostream>
#include<fstream>
#include<windows.h>
using namespace std;
LARGE_INTEGER frequency;
int A[1000001],temp[1000001];
int count=0;
void Init(ifstream &infile)
{
    int a; 
    while(!infile.eof())
    {
        infile>>a;
        A[count]=a;
        count++;
    }
}
void print(ofstream &outfile)
{
    for(int i=0;i<count;i++)
    {
        outfile<<A[i]<<' ';
    }
}
int partition(int A[],int l,int r,int p)
{
    do
    {
        while(A[++l]<p);
        while(l<r&&A[--r]>p);
        swap(A[l],A[r]);
    }
    while(l<r);
    return l;
}
void qsort(int A[],int i,int j)
{
    if(j<=i) 
        return;
    int p=(i+j)/2;
    swap(A[p],A[j]);
    int k=partition(A,i-1,j,A[j]);
    swap(A[k],A[j]);
    qsort(A,i,k-1);
    qsort(A,k+1,j);
}
bool cmp(int x,int y)
{
    return x<y;
} 
void mergesort(int A[],int temp[],int left,int right)
{
    if(left==right)
        return;
    int mid=(left+right)/2;
    mergesort(A,temp,left,mid);
    mergesort(A,temp,mid+1,right);
    for(int i=left;i<=right;i++)
        temp[i]=A[i];
    int i1=left;
    int i2=mid+1;
    for(int curr=left;curr<=right;curr++)
    {
        if(i1==mid+1)
            A[curr]=temp[i2++];
        else if(i2>right)
            A[curr]=temp[i1++];
        else if(cmp(temp[i1],temp[i2]))
            A[curr]=temp[i1++];
        else 
            A[curr]=temp[i2++];
    }
} 

int main()
{
    ifstream test_100("100.txt"); 
    ifstream test_1K("1K.txt"); 
    ifstream test_10K("10K.txt"); 
    ifstream test_100K("100K.txt"); 
    ifstream test_1M("1M.txt");
    ofstream output_100("output_100.txt");
    ofstream output_1K("output_1K.txt");
    ofstream output_10K("output_10K.txt");
    ofstream output_100K("output_100K.txt");
    ofstream output_1M("output_1M.txt");
    double dff,begin,end,dfm,dft;
    Init(test_100);
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);//获得时钟频率
    dff=(double)frequency.QuadPart;
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得初始值
    begin=frequency.QuadPart;
    qsort(A,0,100);
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得终止值
    end=frequency.QuadPart;
    dfm=(double)(end-begin);
    dft=dfm/dff;
    print(output_100);
    cout<< "快速排序100:"<<dft*1000<<"ms"<<endl; 
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);//获得时钟频率
    dff=(double)frequency.QuadPart;
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得初始值
    begin=frequency.QuadPart;
    mergesort(A,temp,0,100);
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得终止值
    end=frequency.QuadPart;
    dfm=(double)(end-begin);
    dft=dfm/dff;
    cout<<"归并排序100:"<<dft*1000<<"ms"<<endl;
    
    Init(test_1K);
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);//获得时钟频率
    dff=(double)frequency.QuadPart;
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得初始值
    begin=frequency.QuadPart;
    qsort(A,0,1000);
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得终止值
    end=frequency.QuadPart;
    dfm=(double)(end-begin);
    dft=dfm/dff;
    print(output_1K);
    cout<<"快速排序1K:"<<dft*1000<<"ms"<<endl; 
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);//获得时钟频率
    dff=(double)frequency.QuadPart;
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得初始值
    begin=frequency.QuadPart;
    mergesort(A,temp,0,1000);
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得终止值
    end=frequency.QuadPart;
    dfm=(double)(end-begin);
    dft=dfm/dff;
    cout<<"归并排序1K:"<<dft*1000<<"ms"<<endl; 
    
    Init(test_10K);
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);//获得时钟频率
    dff=(double)frequency.QuadPart;
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得初始值
    begin=frequency.QuadPart;
    qsort(A,0,10000);
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得终止值
    end=frequency.QuadPart;
    dfm=(double)(end-begin);
    dft=dfm/dff;
    print(output_10K);
    cout<<"快速排序10K:"<<dft*1000<<"ms"<<endl; 
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);//获得时钟频率
    dff=(double)frequency.QuadPart;
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得初始值
    begin=frequency.QuadPart;
    mergesort(A,temp,0,10000);
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得终止值
    end=frequency.QuadPart;
    dfm=(double)(end-begin);
    dft=dfm/dff;
    cout<<"归并排序10K:"<<dft*1000<<"ms"<<endl; 
    
    Init(test_100K);
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);//获得时钟频率
    dff=(double)frequency.QuadPart;
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得初始值
    begin=frequency.QuadPart;
    qsort(A,0,100000);
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得终止值
    end=frequency.QuadPart;
    dfm=(double)(end-begin);
    dft=dfm/dff;
    print(output_100K);
    cout<<"快速排序100K:"<<dft*1000<<"ms"<<endl; 
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);//获得时钟频率
    dff=(double)frequency.QuadPart;
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得初始值
    begin=frequency.QuadPart;
    mergesort(A,temp,0,100000);
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得终止值
    end=frequency.QuadPart;
    dfm=(double)(end-begin);
    dft=dfm/dff;
    cout<<"归并排序100K:"<<dft*1000<<"ms"<<endl; 
    
    Init(test_1M);
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);//获得时钟频率
    dff=(double)frequency.QuadPart;
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得初始值
    begin=frequency.QuadPart;
    qsort(A,0,1000000);
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得终止值
    end=frequency.QuadPart;
    dfm=(double)(end-begin);
    dft=dfm/dff;
    print(output_1M);
    cout<<"快速排序1M:"<<dft*1000<<"ms"<<endl;
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);//获得时钟频率
    dff=(double)frequency.QuadPart;
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得初始值
    begin=frequency.QuadPart;
    mergesort(A,temp,0,1000000);
    QueryPerformanceCounter(&frequency);//获得终止值
    end=frequency.QuadPart;
    dfm=(double)(end-begin);
    dft=dfm/dff;
    cout<<"归并排序1M:"<<dft*1000<<"ms"<<endl;  
    return 0;
}

完整代码及输入输出样例:https://github.com/Prince9821/Data-stucture

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