堆排序是一种基于比较的排序算法,它通过构建和调整二叉堆来实现数据的排序。在二叉堆中,每个父节点的值都大于或等于其子节点的值,这样的堆被称为最大堆。堆排序的基本步骤包括建堆、交换根节点与最后一个元素、减小堆的大小并重新调整堆的过程,这个过程反复执行直至完成排序。 实验目的: 1. 理解数组上不同排序算法的工作原理和实现方法。 2. 熟悉快速排序的单趟排序思路,尽管这里提到的是快速排序,但实际任务是堆排序。 3. 掌握堆排序的时间复杂度,它是O(n log n),并且对输入数据的顺序不敏感。 实验要求: 1. 设计堆排序的算法,这包括建立最大堆、交换堆顶元素与末尾元素以及调整堆的过程。 2. 应用堆排序对无序数据进行排序,并分析其性能,比如比较平均和最坏情况下的时间效率。 数据输入与输出: 输入数据由多组整数构成,每组数据的个数在输入时给出,最后一组数据以0结束。例如,输入"8"表示接下来有8个整数要排序,然后输入这些整数,之后再输入另一组数据的个数,如"5",并输入这5个整数,直到输入0结束程序。每组数据数量不超过10万。 输出应按照升序排列的整数列表,每组数据之间用空行分隔,同一组数据之间用空格分隔。测试时,可以使用文件重定向的方式输入10万个无序的整数数据。 程序模板提供了一个基础的堆排序框架,包含两个函数: 1. `HeapSort`:这是堆排序的主要实现,接受一个类型为`type`的数组`arr`和数组大小`n`作为参数。它应该首先调用`HeapAdjust`来构建最大堆,然后不断交换堆顶元素与末尾元素,缩小堆的大小并重新调整堆,直到所有元素都被排序。 2. `HeapAdjust`:此函数用于调整堆,确保堆的性质得到维护。它接受数组`arr`,起始索引`s`和中间索引`m`作为参数。它应该从根节点开始遍历,如果当前节点小于其子节点,则交换它们,然后递归地检查子节点是否满足堆的性质。 在`main`函数中,读取每组数据的个数`m`,然后输入这些整数,调用`HeapSort`进行排序,输出排序后的结果,然后继续处理下一组数据,直到输入0为止。 为了确保堆排序的正确性,需要对`HeapSort`和`HeapAdjust`函数进行调试,确保它们在各种输入情况下都能正确地建立和调整堆,以及正确地输出排序结果。教师评阅环节则需要对程序的正确性、效率和代码质量进行评估。
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