数据结构实验八 快速排序实验报告
- 格式：doc
- 大小：99.50 KB
- 文档页数：7
.
.
数据结构实验课程最终报告
题 目：实验八快速排序
专业班级：计算机科学与技术
姓 名：XXX
学 号：
指导老师： 李晓鸿
完成日期：2015.01.06
.
. 一、 需求分析
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。
1. 问题描述
在操作系统中，我们总是希望以最短的时间处理完所有的任务。但事情总是要一件件地做，任务也要操作系统一件件地处理。当操作系统处理一件任务时，其他待处理的任务就需要等待。虽然所有任务的处理时间不能降低，但我们可以安排它们的处理顺序，将耗时少的任务先处理，耗时多的任务后处理，这样就可以使所有任务等待的时间和最小。
只需要将n 件任务按用时去从小到大排序，就可以得到任务依次的处理顺序。当有 n 件任务同时来临时，每件任务需要用时ni，求让所有任务等待的时间和最小的任务处理顺序。
2. 程序要求实现的功能
当有 n 件任务同时来临时，每件任务需要用时ni，求出让所有任务等待的时间和最小的任务处理顺序。
3. 输入输出要求
a) 输入要求：
第一行是一个整数n，代表任务的件数。
接下来一行，有n个正整数，代表每件任务所用的时间。
b) 输出要求：
输出有n行，每行一个正整数，从第一行到最后一行依次代表着操作系统要处理的任务所用的时间。按此顺序进行，则使得所有任务等待时间最小。
4. 测试数据
1. 输入：
请输入任务件数：-1
输出： .
. 输入有误，请重新输入！
2. 输入：
请输入任务件数：4
请输入各任务所需时间：2 4 3 0
输出：
输入有误，请重新输入！
3. 输入：
请输入任务件数：4
请输入各任务所需时间：2 4 3 6
输出：
任务执行的先后顺序为：
2
3
4
6
4. 输入：
请输入任务件数：9
请输入各任务所需时间：5 3 4 2 6 1 5 7 3
输出：
任务执行的先后顺序为：
1
2
3
3
4
5
5
6
7
二、 概要设计
(一) 函数调用关系图
.
.
三、 详细设计
（一）物理数据类型
本程序所输入的任务件数和任务时间均为整数，可使用整数 int实现数据的存储。使用数组实现快速排序。
(二)具体步骤和伪代码
1. 输入任务件数及任务时长
while(1)
{
cout<<"请输入任务件数: ";
cin>>size;
while(size) //任务件数大于0，则执行该循环，否则重新输入件数
{
int i;
cout<<"请输入各任务所需时间:";
for(i=0;i
{
cin>>a[i];
if(a[i]<=0)
{
cout<<"输入有误，请重新输入！"<
break;
}
}
if(i==size)
break;
}
cout<<"输入有误，请重新输入！"<
a[],int start,int end);
void QuickSort(int a[],int start,int
end);
int Partition(int
a[],int start,int
end); int random(int
start,int end) ;
void change(int
a[],int i,int j);
.
. }
2. 调用函数取随机轴值
int random(int start,int end)
{
int t;
srand(time(NULL));//设置随机数种子，对多组数据排序时不会取相同的轴值
while(1)
{
t=rand()%(end+1);
if(t>=start)
return t;
}
}
3. 数组中的两个元素交换位置
void change(int a[N],int i,int j)
{
int t;
t=a[i];
a[i]=a[j];
a[j]=t;
}
4. 快速排序时对数据进行划分区域
int Partition(int a[],int start,int end)
{
int temp=random(start,end);//得到随机轴值
change(a,temp,end);
int i=start-1;//i用来指示轴值之后插入的位置
int base=a[end]; //以最后一个数作为划分的基点
for(int j=start;j
{
if(a[j]<=base)
{
i++;
change(a,i,j);
}
}
change(a,i+1,end);
return i+1;
}
5. 快速排序
void QuickSort(int a[N],int start,int end)
{
if(end<=start)
return;//没有数据或只有一个数据 .
. if(start
{
int i=Partition(a,start,end); //划分区域
//对两个区域分别进行快排
QuickSort(a,start,i-1);
QuickSort(a,i+1,end);
}
}
（三） 算法的具体步骤
1) 通过用户输入任务件数n及任务时长，并对输入合法性进行验证；若合法，则进行下一步，否则重新输入；
2) 通过调用random()函数，获取非负且小于n的随机数，该随机数作为下标所表示的元素作为轴值；
3) 根据所得轴值，进行快速排序。所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元素比基准值大的摆在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分割结束之后，该基准就处于数列的中间位置。原本数列被划分为两部分
4) 递归地把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。
5) 递归的基例是数列的大小是零或一，此时排序完成输出排序后的数列结果到界面。
。
四、 输入输出格式
输入：
a. 输入任务件数
cout<<"请输入任务件数: ";
cin>>size;
b. 输入每件任务时长
cout<<"请输入各任务所需时间:";
for(i=0;i
{
cin>>a[i];
}
输出：
1、输入不合法：
if(size<=0)
cout<<"输入有误，请重新输入！"<
if(a[i]<=0)
{
cout<<"输入有误，请重新输入！"<
break;
}
2、输入合法，输出排序后的数列：
cout<<"任务执行的先后顺序为: "<
for(i=1;i<=size;i++) .
. {
cout<<" "<
}
五、 调试分析
六、 实验心得
在调试过程中，由于轴值的插入位置标记错误，所以排序结果一直出错，后来查找很久才发现该错误。以后会注意不会再此处犯错。
