数据结构课程设计报告-排序器（排序算法验证及评价）一、题目与要求：问题描述：排序器（排序算法验证及评价）要求：实现以下六种排序算法，将给定的不同规模大小的数据文件（data01.txt，data02.txt，data03.txt，data04.txt）进行排序，并将排序结果分别存储到sorted01.txt，sorted02.txt，sorted03.txt和sorted04.txt文件中。
1）、Shell排序； 2）、Quick排序3）、锦标赛排序； 4）、堆排序5）、归并排序； 6）、基数排序在实现排序算法1）~4）时，统计数据元素比较的次数和交换的次数，进而对这四种算法在特定数据条件下的效率进行分析和评判。
二、题目分析：首先需要读取4个不同大小文件中的数据，然后对其进行六种不同方法的排序，最后将结果储存在不同的文件中。
其次，需要定义两个变量分别来记录前四种排序中数据的比较次数和移动次数，从而对这四种算法在特定数据条件下的效率进行分析和评判。
三、函数说明及概要设计：以下为本程序中所涉及到的所有函数或重要变量，在设计思想中有具体解释：/*全局变量*/int comp;//用来记录数据间比较次数int move;//用来记录数据的移动次数四、本论文所付源代码请查阅本站：排序器（排序算法验证及评价）（C语言源代码）/*主函数*/int main()/*菜单选择函数*/int menu()/*从文件中读取待排序数据*/int ReadInfo(LinkList *p,char *f)/*在屏幕上输出每次排序的数据数目,比较次数,移动次数*/int PrintInfo(SqList *p)/*排序结果写入文件中*/int WriteInfo(SqList *p,char *f)/*希尔排序*/int Shell_Sort(SqList *p)/*希尔排序中的插入函数*/int Shell_Insert(SqList *p,int dk)/*快速排序*/int Quick_Sort(SqList *p)/*递归形式的快速排序函数*/int QSort(SqList *p,int low,int high)/*快排中计算枢轴位置的函数*/int Partition(SqList *p,int low,int high)/*锦标赛排序*/int Tournament_Sort(SqList *p)/*锦标赛排序中的调整函数*/int UpdateTree(DataNode *tree,int i)/*堆排序*/int Heap_Sort(SqList *H)/*堆排序中的筛选函数*/void HeapAdjust(SqList *H,int s,int m)/*归并排序*/int Merg_Sort(SqList *p)/*递归形式的归并排序函数*/int MSort(RedType SR[],RedType TR1[],int s,int t)/*归并排序中将一维数组中前后相邻的两个有序序列归并为一个有序序列*/ int Merge(RedType SR[],RedType TR[],int i,int m,int n)/*基数排序*/int Radix_Sort(SqList *p,char *f1)/*链式基数排序中一趟收集函数*/int Collect(SLCell *r,int i,ArrType f,ArrType e)/*链式基数排序中一趟分配函数*/int Distribute(SLCell *r,int i,ArrType f,ArrType e)本程序采用的数据存储结构有三种:/*链式基数排序的数据结构*/typedef struct{int keys[MAX_NUM_OF_KEY];int info;int keysnum;int next;}SLCell;typedef struct{SLCell *r;int keynum;int recnum;}SLList;typedef int ArrType[RADIX];/*胜者树数据结点类的定义*/ //归并排序typedef struct{RedType data;int key;//关键字项int index;//满二叉树中的顺序号int active;//1,参选 0,不参选}DataNode;/*其余排序的数据结构*/typedef struct {int key;//关键字项int info;//其他数据项}RedType;//记录类型typedef struct {RedType *r;//[MAXSIZE+1]int length;//顺序表长度}SqList,*LinkList;1. 首先建立起改程序的框架:需要一个主函数: int main( )，在主函数中调用菜单函数int menu()即可。
2．在菜单函数中，使屏幕上输出以下语句，以便进行选择。
1.Shell排序2.Quick排序3.锦标赛排序4.堆排序5.归并排序6.基数排序7.退出并根据选择的结果来确定要调用的排序函数，这里特别要指出的是，由于基数排序与其他排序的参数调用型式略有不同，所以本函数中定义了两个函数指针int (*f)(SqList *),(*f1)(SqList *,char *)，分别用来指向基数排序函数和其他排序函数。
确定了要进行的排序，接下来，在for(i=0;i<4;i++)这个循环中，每循环一次读一个文件，排序后存储并释放内存空间，没选择一次排序的方法，则4个文件中的数据均可按照该方法排序完成，直至选择“7.退出”为止。
3．希尔排序:它的基本思想是：先将整个待排记录序列分割成为若干子序列分别进行直接插入排序，待整个序列中的记录“基本有序”时，再对全体记录进行一次直接插入排序。
在希尔排序中，子序列的构成不是简单地“逐段分割”，而是将相隔某个“增量”的记录组成一个子序列。
如在第一趟排序时的增量为7，即将相隔为7的元素编成一组进行直接插入排序。
第二趟排序时的增量为3，增量进一步缩小。
由于在这两趟的插入排序中在子序列中逆序的关键字是跳跃式地移动，从而使得在进行最后一趟增量为1的插入排序时，序列已基本有序，只要作少量比较和移动即可完成排序，因此希尔排序的时间复杂度较直接插入排序低。
在该排序中，定义一个整型数组用来存储增量increment[]，并且选取increment[i]=(k-1)/2。
4．快速排序:快速排序是对冒泡排序的一种改进。
它的基本思想是：通过一躺排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一不部分的所有数据都要小，然后再按次方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。
假设要排序的数组是A[1]……A[N]，首先任意选取一个数据（通常选用第一个数据）作为关键数据，然后将所有比它的数都放到它前面，所有比它大的数都放到它后面，这个过程称为一躺快速排序。
一躺快速排序的算法是：1）、设置两个变量I、J，排序开始的时候I：=1，J：=N；2）以第一个数组元素作为关键数据，赋值给X，即X：=A[1]；3）、从J开始向前搜索，即由后开始向前搜索（J：=J-1），找到第一个小于X的值，两者交换；4）、从I开始向后搜索，即由前开始向后搜索（I：=I+1），找到第一个大于X的值，两者交换；5）、重复第3、4步，直到I=J；例如：待排序的数组A的值分别是：（初始关键数据X：=49）A[1] A[2] A[3] A[4] A[5] A[6] A[7]：49 38 65 97 76 13 27进行第一次交换后：27 38 65 97 76 13 49( 按照算法的第三步从后面开始找 )进行第二次交换后：27 38 49 97 76 13 65( 按照算法的第四步从前面开始找>X的值，65>49,两者交换，此时I：=3 )进行第三次交换后：27 38 13 97 76 49 65( 按照算法的第五步将又一次执行算法的第三步从后开始找进行第四次交换后：27 38 13 49 76 97 65( 按照算法的第四步从前面开始找大于X的值，97>49,两者交换，此时J：=4 )此时再执行第三不的时候就发现I=J，从而结束一躺快速排序，那么经过一躺快速排序之后的结果是：27 38 13 49 76 97 65，即所以大于49的数全部在49的后面，所以小于49的数全部在49的前面。
快速排序就是递归调用此过程——在以49为中点分割这个数据序列，分别对前面一部分和后面一部分进行类似的快速排序，从而完成全部数据序列的快速排序，最后把此数据序列变成一个有序的序列。
5．锦标赛排序:与体育淘汰赛类似，首先取得n个元素的关键字，进行两两比较，得到 n/2 个比较的优胜者，将其作为第一次比较的结果保留下来，然后对这些元素再进行关键值的两两比较，…，如此重复，直到选出一个关键字最大的对象为止。
每次两两比较的结果是把排序码小者作为优胜者上升到双亲结点,称这种树称为胜者树.位于最底层的叶结点叫做胜者树的外结点.非叶结点称为胜者树的内结点.每个结点除了存放对象的排序码data外,还存放了该对象是否要参选的标志active和该对象在满二叉树中的序号index.胜者树数据结点类的定义typedef struct{RedType data;int key;//关键字项int index;//满二叉树中的顺序号int active;//1,参选 0,不参选}DataNode;6．堆排序堆排序利用了大根堆(或小根堆)堆顶记录的关键字最大(或最小)这一特征，使得在当前无序区中选取最大(或最小)关键字的记录变得简单。
(1)用大根堆排序的基本思想①先将初始文件R[1..n]建成一个大根堆，此堆为初始的无序区②再将关键字最大的记录R[1](即堆顶)和无序区的最后一个记录R[n]交换，由此得到新的无序区R[1..n-1]和有序区R[n]，且满足R[1..n-1].keys≤R[n].key③由于交换后新的根R[1]可能违反堆性质，故应将当前无序区R[1..n-1]调整为堆。
然后再次将R[1..n-1]中关键字最大的记录R[1]和该区间的最后一个记录R[n-1]交换，由此得到新的无序区R[1..n-2]和有序区R[n-1..n]，且仍满足关系R[1..n-2].keys≤R[n-1..n].keys，同样要将R[1..n-2]调整为堆。
……直到无序区只有一个元素为止。
7．归并排序本程序中采用递归的归并排序算法。
在递归的归并排序方法中，首先要把整个待排序序列划分为两个长度大致相等的部分，分别称之为左子表和右子表。