广州大学 数据结构实验报告 实验四 查找和排序算法实现

实验四 查找和排序算法实现 1、各种排序算法的实现 2、各种查找算法实现 1、各种排序算法的实现 用随机函数生成16个2位正整数（10~99），实现插入排序、选择排序、冒泡排序、双向冒泡、快速排序、二路归并排序等多种排序算法，输出排序中间过程、统计关键字的比较次数和记录的移动次数。 实验报告的主题聚焦于数据结构中的查找和排序算法实现，这是计算机科学中基础且重要的部分，尤其是在处理大量数据时。以下是对这些算法的详细说明： 1. **插入排序**：插入排序的基本思想是将一个记录插入到已经排好序的有序表中，从而得到一个新的、记录数增1的有序表。在未完成排序的序列中，从前往后遍历，将每个元素插入到已排序部分的正确位置。在这个过程中，通常会用到一个“哨兵”来避免元素被覆盖的问题。 2. **选择排序**：选择排序每次从未排序的序列中找出最小（或最大）的元素，然后将其放到已排序序列的末尾。经过n-1次这样的操作，序列就被完全排序了。这种方法不依赖元素的初始顺序，所以无论输入序列如何，排序次数是固定的。 3. **冒泡排序**：冒泡排序通过重复遍历待排序的列表，比较相邻元素并交换顺序错误的元素，直到遍历完整个列表且没有更多的交换，确保所有元素都已经在正确的位置。为了提高效率，可以使用一个flag变量来检查是否需要进行下一轮排序，如果在一轮遍历中没有发生交换，说明序列已经排序完成。 4. **双向冒泡排序**：双向冒泡排序是在普通冒泡排序的基础上改进，从两端同时进行比较和交换，既能减少不必要的比较，也能提高排序效率。它分为两个方向，先从左向右，再从右向左，直到确定整个序列已经排序。 5. **快速排序**：快速排序是一种高效的排序算法，使用分治策略。选取一个元素（枢轴）并将所有小于它的元素移动到它的左边，所有大于它的元素移动到右边，然后对左右两个子序列递归地进行快速排序。这种方法的关键在于枢轴的选择，可以影响排序的速度和稳定性。 在实验中，学生们使用C++编程语言实现这些算法，并对16个随机生成的2位正整数进行排序。他们不仅需要实现算法，还需要记录和输出排序过程，以及关键字的比较次数和记录的移动次数，以分析算法的性能。 这些排序算法各有优劣，例如插入排序在数据部分有序时效率较高，而快速排序在大数据集上的平均性能更优。了解和掌握这些算法对于理解数据结构和算法，以及优化代码性能至关重要。通过实际的编程实验，学生们能够更好地理解理论知识，并提升问题解决能力。