数据结构
排序算法综合实验报告
姓名：xx x x
班级：10电信1
学号：xxx
指导老师：胡圣荣
日期：2012.12.15～2013.1.5
华南农业大学工程学院
算法基本思想：
1、插入排序：每次将一个待排序的记录，按其关键字大小插入到前面已经排序好的序列中的适当位置，直到全部记录插入完毕为止。
（1）直接插入排序：在排序过程中，每次都讲无序区中第一条记录插入到有序区中适当位置，使其仍保持有序。初始时，取第一条记录为有序区，其他记录为无序区。显然，随着排序过程的进行，有序区不断扩大，无序区不断缩小。最终无序区变为空，有序区中包含了所有的记录，排序结束。
（2）希尔排序：将排序表分成若干组，所有相隔为某个“增量”的记录为一组，在各组内进行直接插入排序；初始时增量d1较大，分组较多（每组的记录数少），以后增量逐渐减少，分组减少（每组的记录数增多），直到最后增量为1（d1>d2>...>dt=1）,所有记录放为一组，再整体进行一次直接插入排序。
2、交换排序：每次比较两个待排序的记录，如果发现他们关键字的次序与排序要求相反时就交换两者的位置，直到没有反序的记录为止。
（1）冒泡排序：设想排序表R[1]到R[n]垂直放置，将每个记录R[i]看作是重量为R[i].key 的气泡；根据轻气泡不能在重气泡之下的原则，从下往上扫描数组R，凡违反本原则的轻气泡，就使其向上“漂浮”，如此反复进行，直到最后任何两个气泡都是轻者在上，重者在下为止。
（2）快速排序：在待排序的n个记录中任取一个作为“基准”，将其与记录分为两组，第一组中个记录的键值均小于或等于基准的键值，第二组中个记录的键值均大于或等于基准的键值，而基准就排在这两组中间（这也是该记录的最终位置），这称为一趟快速排序（或一次划分）。对所分成的两组重复上述方法，直到所有记录都排在适当位置为止。
3、选择排序：每次从待排序的记录中选出关键字最小（或最大）的记录，顺序放在已排好序的子序列的后面（或最前），直到全部记录排序完毕。
（1）直接选择排序：首先，所有记录组成初始无序区R[1]到R[n]，从中选出键值最小的记录，与无序区第一个记录R[1]交换；新的无序区为R[2]到R[n]，从中再选出键值最小的记录，与无序区第一个记录R[2]交换；类似，第i趟排序时R[1]到R[i-1]是有序区，无序区为R[i]到R[n]，从中选出键值最小的记录，将它与无序区第一个记录R[i]交换，R[1]到R[i]变为新的有序区。因为每趟排序都使有序区中增加一个记录，所以，进行n-1趟排序后，整个排序表就全部有序了。
（2）堆排序：利用小根堆（或大根堆）来选取当前无序区中关键字最小（或最大）的记录来实现排序的。下面介绍利用大根堆来排序。首先，将初始无序区调整为一个大根堆，输出关键字最大的堆顶记录后，将剩下的n-1个记录在重建为堆，于是便得到次小值。如此反复执行，知道全部元素输出完，从而得到一个有序序列。
4、并归排序：指将若干个已排序的子表合成一个有序表。
（1）二路并归排序：开始时，将排序表R[1]到R[n]看成n个长度为1的有序子表，把这些子表两两并归，便得到n/2个有序的子表（当n为奇数时，并归后仍是有一个长度为1的子表）；然后，再把这n/2个有序的子表两两并归，如此反复，直到最后得到一个程度为n的有序表为止。
各种排序实验结果：
实验结果原因分析和结论：
1.插入、冒泡排序的速度较慢，但参加排序的序列局部或整体有序时，这种排序能达到较快的速度。反而在这种情况下，快速排序反而慢了。
当n较小时，对稳定性不作要求时宜用选择排序，对稳定性有要求时宜用插入或冒泡排序。若待排序的记录的关键字在一个明显有限范围内时,且空间允许是用桶排序。
当n较大时，关键字元素比较随机，对稳定性没要求宜用快速排序。
当n较大时，关键字元素可能出现本身是有序的，对稳定性有要求时，空间允许的情况下。宜用归并排序。
当n较大时，关键字元素可能出现本身是有序的，对稳定性没有要求时宜用堆排序。
2.插入排序、冒泡排序、选择排序的时间复杂性为O(n2)
其它非线形排序的时间复杂性为O(nlog2n)
线形排序的时间复杂性为O(n);
3.在算法运行期间，运行QQ软件、360安全卫士、360杀毒、word文档、ppt、酷狗等软件会影响绝对时间和逻辑时间，使时间增大
4.随着n的取值增大，算法的实际时间增长速度逐渐增大。
5.直接插入排序（有、无监视哨）、冒泡排序（上升、下沉）、堆排序（递归、非递归）的关键字比较次数相同，但绝对时间相差比较大；直接选择排序与冒泡排序的关键字比较次数相近。
6.相比较其他同学的数据，直接插入（有、无监视哨），直接选择，冒泡（上升、下沉）的结果相差较小，希尔选择结果相差很大，另快速（递归），堆（递归，非递归），二路归并（非递归）结果并不会受计算机环境而不同。
附录：源程序极其代码
#define CPP C++
#define MPP M++
#define MP2 M+=2
#define MP3 M+=3
#include
#include
#include
#include
#include
const int maxsize=20000; //排序表容量
typedef int datatype;
typedef struct {
datatype key; //关键字域
// othertype other; //其它域
} rectype; //记录类型
typedef rectype list[maxsize+2]; //排序表类型，0号单元不用
__int64 C,M; //比较和移动次数
void check(list R,int n) { //检验排序结果
int i;
for(i=2;i<=n;i++)
if(R[i].keycout<<"Correct! ";
}
void disp(list R,int n) { //显示排序后的结果
int i;
for(i=1;i<=n;i++) {
cout<// if(i%20==0) cout<}
cout<}
void InsertSort1(list R,int n) {//直接插入排序，带监视哨(并不改变关键字次数) int i,j;
for(i=2;i<=n;i++) { //依次插入R[2],R[3],…,R[n]
