排序算法学习报告
排序算法学习报告
一、学习内容
所谓排序，就是要整理文件中的记录，使之按关键字递增(或递减)次序排列起来。当待
排序记录的关键字都不相同时，排序结果是惟一的，否则排序结果不惟一。
在待排序的文件中，若存在多个关键字相同的记录，经过排序后这些具有相同关键字的记录之间的相对次序保持不变，该排序方法是稳定的；若具有相同关键字的记录之间的相对次序发生改变，则称这种排序方法是不稳定的。
要注意的是，排序算法的稳定性是针对所有输入实例而言的。即在所有可能的输入实例中，只要有一个实例使得算法不满足稳定性要求，则该排序算法就是不稳定的。
常见的排序算法
2.1插入排序
插入排序是这样实现的：
首先新建一个空列表，用于保存已排序的有序数列(我们称之为"有序列表")。
从原数列中取出一个数，将其插入"有序列表"中，使其仍旧保持有序状态。重复2号步骤，直至原数列为空。
插入排序的平均时间复杂度为平方级的，效率不高，但是容易实现。它借助了"逐步扩大成果"的思想，使有序列表的长度逐渐增加，直至其长度等于原列表的长度。
【示例】:
[初始关键字][49] 38 65 97 76 13 27 49
J=2(38) [38 49] 65 97 76 13 27 49
J=3(65) [38 49 65] 97 76 13 27 49
J=4(97) [38 49 65 97] 76 13 27 49
J=5(76) [38 49 65 76 97] 13 27 49
J=6(13) [13 38 49 65 76 97] 27 49
J=7(27) [13 27 38 49 65 76 97] 49
J=8(49) [13 27 38 49 49 65 76 97]
2.2冒泡排序冒泡排序是这样实现的：首先将所有待排序的数字放入工作列表中。
从列表的第一个数字到倒数第二个数字，逐个检查：若某一位上的数字大于他的下一位，则将它与它的下一位交换。
重复2号步骤，直至再也不能交换。
冒泡排序的平均时间复杂度与插入排序相同，也是平方级的，但也是非常容易实现的算法
【示例】:
49 13 13 13 13 13 13 13
38 49 27 27 27 27 27 27
65 38 49 38 38 38 38 38
97 65 38 49 49 49 49 49
76 97 65 49 49 49 49 49
13 76 97 65 65 65 65 65
27 27 76 97 76 76 76 76
49 49 49 76 97 97 97 97
2.3选择排序
选择排序是这样实现的：
设数组内存放了n个待排数字，数组下标从1开始，到n结束。i=1 从数组的第i个元素开始到第n 个元素，寻找最小的元素将上一步找到的最小元素和第i位元素交换。
如果i=n —1算法结束，否则回到第3步
【示例】:
初始关键字[49 38 65 97 76 13 27 49]
第一趟排序后13 [ 38 65 97 76 49 27 49]
第二趟排序后13 27 [ 65 97 76 49 38 49]
第三趟排序后13 27 38 [97 76 49 65 49]
第四趟排序后13 27 38 49 [49 97 65 76]
第五趟排序后13 27 38 49 49 [97 97 76]
第六趟排序后13 27 38 49 49 76 [76 97]
第七趟排序后13 27 38 49 49 76 76 [ 97]
最后排序结果13 27 38 49 49 76 76 97
2.4快速排序
基本思想：在当前无序区R[1..H]中任取一个数据元素作为比较的"基准"（不妨记为X），用此基准将当前无序区划分为左右两个较小的无序区：R[1..l-1]和R[I+1..H]，且左边的无序子
区中数据元素均小于等于基准元素，右边的无序子区中数据元素均大于等于基准元素，而基准X则位于
最终排序的位置上，即R[1..l-1] 【示例】: 初始关键字[49 38 65 97 76 13 27 49 ] 第一次交换后[27 38 65 97 76 13 49 49 ] 第二次交换后[27 38 49 97 76 13 65 49 ] J向左扫描，位置不变，第三次交换后[27 38 13 97 76 49 65 49 ] I向右扫描，位置不变，第四次交换后[27 38 13 49 76 97 65 49 ] J 向左扫描 [27 38 13 49 76 97 65 49 ] （一次划分过程） 初始关键字 [49 38 65 97 76 13 27 49 ] 一趟排序之后[27 38 13 ] 49 [ 76 97 65 49 ] 二趟排序之后[13 ] 27 [ 38 ] 49 [ 49 65] 76 [ 97 ] 三趟排序之后13 27 38 49 49 [ 65 ] 76 97 最后的排序结果13 27 38 49 49 65 76 97 2.5堆排序 基本思想： 堆排序是一树形选择排序，在排序过程中，将R[1..N]看成是一颗完全二叉树的顺序存储 结构，利用完全二叉树中双亲结点和孩子结点之间的内在关系来选择最小的元素。 堆的定义： N个元素的序列K1,K2,K3,...,Kn.称为堆，当且仅当该序列满足特性： Ki < K2i Ki < K2i+1（1 < I < [N/2]） 堆实质上是满足如下性质的完全二叉树：树中任一非叶子结点的关键字均大于等于其孩子结点的关键字。例如序列10,15,56,25,30,70就是一个堆，它对应的完全二叉树如上图所示。这种堆中根结点（称为堆顶）的关键字最小，我们把它称为小根堆。反之，若完全二叉树中 任一非叶子结点的关键字均大于等于其孩子的关键字，则称之为大根堆。 排序过程： 堆排序正是利用小根堆(或大根堆)来选取当前无序区中关键字小(或最大)的记录实现排序的。我们不妨利用大根堆来排序。每一趟排序的基本操作是：将当前无序区调整为一个大根堆，选取关键字最大的堆顶记录，将它和无序区中的最后一个记录交换。这样，正好和直接选择排序相反，有序区是在原记录区 的尾部形成并逐步向前扩大到整个记录区。 2.6希尔排序 希尔(Shell)排序的基本思想是：先取一个小于n的整数di作为第一个增量把文件的全部记录分成di 个组。所有距离为di的倍数的记录放在同一个组中。先在各组内进行直接插入排序；然后，取得第二个增量d2 一般取d1= n/2, di+1=di/2。如果结果为偶数，贝U加1,保证di为奇数。 2.7归并排序 归并排序是将两个或两个以上的有序子表合并成一个新的有序表。初始时，把含有n个结点的待排序序列看作由n个长度都为1的有序子表组成，将它们依次两两归并得到长度为2的若干有序子表，再对它们两两合并。直到得到长度为n的有序表，排序结束。 归并排序是一种稳定的排序，可用顺序存储结构，也易于在链表上实现，对长度为n的文件，需进行log2n趟二路归并，每趟归并的时间为0(n)故其时间复杂度无论是在最好情况下还是在最坏情况下均是0(nl og2 n)。归并排序需要一个辅助向量来暂存两个有序子文件归并的结果，故其辅助空间复杂度为0( n),显然它不是就地排序。 常见排序算法比较 稳定性分析 首先，排序算法的稳定性大家应该都知道，通俗地讲就是能保证排序前2个相等的数其在序列的前后位置顺序和排序后它们两个的前后位置顺序相同。在简单形式化一下，如果Ai = Aj, Ai原来在位置 前，排序后Ai还是要在Aj位置前。 其次，说一下稳定性的好处。排序算法如果是稳定的，那么从一个键上排序，然后再从另一个键上排序，第一个键排序的结果可以为第二个键排序所用。基数排序就是这样，先按低位排序，逐次按高位排序，低位相同的元素其顺序再高位也相同时是不会改变的。另外，如果排序算法稳定，对基于比较的排序算法而言，元素交换的次数可能会少一些(个人感觉，没有证实)。 回到主题，现在分析一下常见的排序算法的稳定性，每个都给出简单的理由。 ⑴冒泡排序 冒泡排序就是把小的元素往前调或者把大的元素往后调。比较是相邻的两个元素比较，交 换也发生在这两个元素之间。所以，如果两个元素相等，我想你是不会再无聊地把他们俩交换一下的；如果两个相等的元素没有相邻，那么即使通过前面的两两交换把两个相邻起来，这时候也不会交换，所以相同元素的前后顺序并没有改变，所以冒泡排序是一种稳定排序算法。 (2)选择排序 选择排序是给每个位置选择当前元素最小的，比如给第一个位置选择最小的，在剩余元素 里面给第二个元素选择第二小的，依次类推，直到第n-1个元素，第n个元素不用选择了， 因为只剩下它一个最大的元素了。那么，在一趟选择，如果当前元素比一个元素小，而该小的元素又出现在一个和当前元素相等的元素后面，那么交换后稳定性就被破坏了。比较拗口， 举个例子，序列5 8 5 2 9，我们知道第一遍选择第1个元素5会和2交换，那么原序列中2个5 的相对前后顺序就被破坏了，所以选择排序不是一个稳定的排序算法。 (3)插入排序 插入排序是在一个已经有序的小序列的基础上，一次插入一个元素。当然，冈寸开始这个有序的小序列只有1个元素，就是第一个元素。比较是从有序序列的末尾开始，也就是想要插入的元素和已经有序的最大者开始比起，如果比它大则直接插入在其后面，否则一直往前找直到找到它该插入的位置。如果碰见一个和插入元素相等的，那么插入元素把想插入的元素放在相等元素的后面。所以，相等元素的前后顺序没有改变，从原无序序列出去的顺序就是排好序后的顺序，所以插入排序是稳定的。 (4)快速排序 快速排序有两个方向，左边的i下标一直往右走，当a[i] <= a[center_index] ，其中center_index是中枢元素的数组下标，一般取为数组第0个元素。而右边的j下标一直往左走，当 a[j] > a[center_index] 。如果i和j都走不动了，i <= j, 交换a[i]和a[j],重复 上面的过程，直到i>j。交换a[j]和a[center_index]，完成一趟快速排序。在中枢元素和a[j]交换的时候，很有可能把前面的元素的稳定性打乱，比如序列为 5 3 3 4 3 8 9 10 11 ， 现在中枢元素5和3(第5个元素，下标从1开始计)交换就会把元素3的稳定性打乱，所以快速排序是一个不稳定的排序算法，不稳定发生在中枢元素和a[j]交换的时刻。 (5)归并排序 归并排序是把序列递归地分成短序列，递归出口是短序列只有1个元素(认为直接有序)或 者2个序列(1次比较和交换),然后把各个有序的段序列合并成一个有序的长序列，不断合并直 到原序列全部排好序。可以发现，在1个或2个元素时，1个元素不会交换，2个元素如果大小相等也没有人故意交换，这不会破坏稳定性。那么，在短的有序序列合并的过程中，稳定是是否受到破坏？没有，合并过程中我们可以保证如果两个当前元素相等时，我们把处在前面的序列的元素保存在结果序列的前面，这样就保证了稳定性。所以，归并排序也是稳定的排序算法。 ⑹希尔排序(shell) 希尔排序是按照不同步长对元素进行插入排序，当刚开始元素很无序的时候，步长最大，所以插入排序的兀素个数很少，速度很快；当兀素基本有序了，步长很小，插入排序对于有序的序列效率很高。所以，希尔排序的时间复杂度会比o(n A2)好一些。由于多次插入排序， 我们知道一次插入排序是稳定的，不会改变相同元素的相对顺序，但在不同的插入排序过程中，相同的元素可能在各自的插入排序中移动，最后其稳定性就会被打乱，所以shell排序 是不稳定的。 (7)堆排序 我们知道堆的结构是节点i的孩子为2*i和2*i+1节点，大顶堆要求父节点大于等于其2个子节点，小顶堆要求父节点小于等于其2个子节点。在一个长为n的序列，堆排序的过程是从第n/2开始和其子节点共3个值选择最大(大顶堆)或者最小(小顶堆),这3个元素之间的选择当然不会破坏稳定性。但当为n /2-1, n /2-2, ...1这些个父节点选择元素时，就会破坏稳定性。有可能第n/2个父节点交换把后面一个元素交换过去了，而第n/2-1个父节点把后面一个相同的元素没有交换，那么这2个相同的元素之间的稳定性就被破坏了。所以，堆排序不是稳定的排序算法。 综上，得出结论：选择排序、快速排序、希尔排序、堆排序不是稳定的排序算法，而冒泡排序、插入排序、归并排序是稳定的排序算法。 二、心得体会 刚接触到算法这门课的时候，对算法没什么具体的概念，总感觉学习这门课和之前的两门程序设计课程应该没什么区别，无非就是编程而已，但慢慢的我发现，算法不止是那么简单。Pascal语言的创始 人N.Wirth用这样一个公式来总结算法的地位： 算法+数据结构=程序 通过上面这个被广大程序员普遍认同的公式可以看出，算法在程序设计中所占的重要位置，算法是程序的灵魂是完全正确的。 一般的程序设计方法也就是编程步骤主要有以下的几个方面：分析问题、设计算法、编写程序和调试程序。其中设计算法作为整个程序调试的基础，只有先设计出巧妙的算法思想, 才能保证在之后的程序能高效的执行，编写代码只不过是用某种语言来实现算法的一个具体表现形式而已。就好比排序算法，其实我们已经学过好几种排序的算法，之前一直没怎么注意它们的区别，要用到排序的时候想到哪个或者哪个比较熟手就用那个，经过这次的整理、比较及分析我对这几个排序算法有了更深入的了解及新的看法，同时自己也稍作了总结：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。 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。就像教员说的，没有哪个算法是最好的，只有最适合的。经过这次的总结学习，我学会了在相同之中找不同，在不同之中找相同，作为一名初学者，我觉得这种方法可以让我更快地理解一些巧妙的算法设计。 拓扑排序 [基本要求] 用邻接表建立一个有向图的存储结构。利用拓扑排序算法输出该图的拓扑排序序列。 [编程思路] 首先图的创建，采用邻接表建立，逆向插入到单链表中，特别注意有向是不需要对称插入结点，且要把输入的字符在顶点数组中定位（LocateVex(Graph G,char *name)，以便后来的遍历操作，几乎和图的创建一样，图的顶点定义时加入int indegree，关键在于indegree 的计算，而最好的就是在创建的时候就算出入度，（没有采用书上的indegree【】数组的方法，那样会增加一个indegree算法，而是在创建的时候假如一句计数的代码(G.vertices[j].indegree)++;）最后调用拓扑排序的算法，得出拓扑序列。 [程序代码] 头文件： #define MAX_VERTEX_NUM 30 #define STACKSIZE 30 #define STACKINCREMENT 10 #define OK 1 #define ERROR 0 #define INFEASIBLE -1 #define OVERFLOW -2 #define TRUE 1 #define FALSE 0 typedef int Status; typedef int InfoType; typedef int Status; typedef int SElemType; /* 定义弧的结构*/ typedef struct ArcNode{ int adjvex; /*该边所指向的顶点的位置*/ struct ArcNode *nextarc; /*指向下一条边的指针*/ InfoType info; /*该弧相关信息的指针*/ 《排序问题求解》实验报告 一、算法的基本思想 1、直接插入排序算法思想 直接插入排序的基本思想是将一个记录插入到已排好序的序列中，从而得到一个新的，记录数增1 的有序序列。 直接插入排序算法的伪代码称为InsertionSort，它的参数是一个数组A[1..n]，包含了n 个待排序的数。用伪代码表示直接插入排序算法如下： InsertionSort (A) for i←2 to n do key←A[i] //key 表示待插入数 //Insert A[i] into the sorted sequence A[1..i-1] j←i-1 while j>0 and A[j]>key do A[j+1]←A[j] j←j-1 A[j+1]←key 2、快速排序算法思想 快速排序算法的基本思想是，通过一趟排序将待排序序列分割成独立的两部分，其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小，则可对这两部分记录继续进行排序，以达到整个序列有序。 假设待排序序列为数组A[1..n]，首先选取第一个数A[0]，作为枢轴（pivot），然后按照下述原则重新排列其余数：将所有比A[0]大的数都排在它的位置之前，将所有比A[0] 小的数都排在它的位置之后，由此以A[0]最后所在的位置i 作为分界线，将数组A[1..n]分成两个子数组A[1..i-1]和A[i+1..n]。这个过程称作一趟快速排序。通过递归调用快速排序，对子数组A[1..i-1]和A[i+1..n]排序。 一趟快速排序算法的伪代码称为Partition,它的参数是一个数组A[1..n]和两个指针low、high,设枢轴为pivotkey，则首先从high 所指位置起向前搜索，找到第一个小于pivotkey 的数，并将其移到低端，然后从low 所指位置起向后搜索，找到第一个大于pivotkey 的数，并将其移到高端，重复这两步直至low=high。最后，将枢轴移到正确的位置上。用伪代码表示一趟快速排序算法如下： Partition ( A, low, high) A[0]←A[low] //用数组的第一个记录做枢轴记录 privotkey←A[low] //枢轴记录关键字 while low 微机原理实验报告 班级：XXXXX 姓名：XXXX 学号：20XXXX XXXXX大学 信息科学与技术学院 信息工程系 实验一汇编语言程序设计-（具体题目） 一、实验目的（根据实际情况修改）： 1、熟悉MASM编译环境，了解程序的汇编方法； 2、熟悉常用汇编指令，学习汇编程序设计方法； 3、学习汇编语言的调试过程，通过调试过程认识CPU执行程序的方式； 4、了解冒泡法原理，学习多重循环的编程方法。 二、实验内容： 编写程序，用冒泡法实现将数据段内9,8,7,6，5,4,3,2,1按照由小到大的顺序重新排列。 三、程序流程图和程序代码 1、流程图 2、代码与注释（代码不能和指导书完全一样，写出注释，写出寄存器尤其是DS的值） data segment buf1 db 8,7,6,5,4,3,2,1 data ends code segment assume cs:code,ds:data start: mov ax,data //传送数据段data mov ds,ax mov dx,7 //dx放外循环7次 L3: mov cx,dx //cx放内循环7次 lea si,buf1 //将db里的数据传送到si L2: mov al,[si] cmp al,[si+1] //比较[si]与[si+1] jb L1 //[si]<[si+1],跳转到L1 xchg al,[si+1] //[si]>[si+1],两两交换 mov [si],al L1: inc si //si减1 loop L2 //循环L2 dec dx //外循环减1，没减到0则跳转到L3 jnz L3 //入内循环，计数初值 mov ah,4ch int 21h code ends end start 四、调试过程及遇到的问题 1、程序执行截图 算法设计与分析基础 实验报告 应用数学学院 二零一六年六月 实验一插入排序算法 一、实验性质设计 二、实验学时14学时 三、实验目的 1、掌握插入排序的方法和原理。 2、掌握java语言实现该算法的一般流程。 四、实验内容 1、数组的输入。 2、输入、输出的异常处理。 3、插入排序的算法流程。 4、运行结果的输出。 五、实验报告 Ⅰ、算法原理 从左到右扫描有序的子数组，直到遇到一个大于（或小于）等于A[n-1]的元素，然后就把A[n-1]插在该元素的前面（或后面）。 插入排序基于递归思想。 Ⅱ、书中源代码 算法InsertionSort（A[0..n-1]） //用插入排序对给定数组A[0..n-1]排序 //输入：n个可排序元素构成的一个数组A[0..n-1] //输出：非降序排列的数组A[0..n-1] for i ←1 to n-1 do v ← A[i] j ← i-1 while j ≥0and A[j] > v do A[j+1] ← A[j] j ← j-1 A[j+1] ← v Ⅲ、Java算法代码： import java.util.*; public class Charu { public static void main(String[] args) { int n = 5; int a[] = new int[n]; int s = a.length; int i = 0, j = 0, v = 0; System.out.println("请输入若干个数字："); Scanner sc = new Scanner(System.in); try { while (i < s) { a[i] = sc.nextInt(); i++; } for (i = 1; i 算法与数据结构 实验报告 系（院）：计算机科学学院 专业班级：软工11102 姓名：潘香杰 学号： 201104449 班级序号： 18 指导教师：詹泽梅老师 实验时间：2013.6.17 - 2013.6.29 实验地点：4号楼5楼机房 目录 1、课程设计目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2、设计任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3、设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4、实现过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5、测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6、使用说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7、难点与收获．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8、实现代码．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9、可改进的地方．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 算法与数据结构课程设计是在学完数据结构课程之后的实践教学环节。本实践教学是培养学生数据抽象能力，进行复杂程序设计的训练过程。要求学生能对所涉及问题选择合适的数据结构、存储结构及算法，并编写出结构清楚且正确易读的程序，提高程序设计基本技能和技巧。 一．设计目的 1．提高数据抽象能力。根据实际问题，能利用数据结构理论课中所学到的知识选择合适的逻辑结构以及存储结构，并设计出有效解决问题的算法。 2．提高程序设计和调试能力。学生通过上机实习，验证自己设计的算法的正确性。学会有效利用基本调试方法，迅速找出程序代码中的错误并且修改。 3．初步了解开发过程中问题分析、整体设计、程序编码、测试等基本方法和技能。二．设计任务 设计一个基于DOS菜单的应用程序。要利用多级菜单实现各种功能。内容如下： ①创建无向图的邻接表 ②无向图的深度优先遍历 ③无向创建无向图的邻接矩阵 ④无向图的基本操作及应用 ⑤图的广度优先遍历 1．有向图的基本操作及应用 ①创建有向图的邻接矩阵 ②创建有向图的邻接表 ③拓扑排序 2．无向网的基本操作及应用 ①创建无向网的邻接矩阵 ②创建无向网的邻接表 ③求最小生成树 3．有向网的基本操作及应用 ①创建有向网的邻接矩阵 ②创建有向网的邻接表 ③关键路径 ④单源最短路径 三．设计方案 第一步：根据设计任务，设计DOS菜单，菜单运行成果如图所示： ? & 数据结构课程设计报告 —几种排序算法的演示( ； 时间：2010-1-14 … 一需求分析 运行环境 Microsoft Visual Studio 2005 程序所实现的功能 对直接插入排序、折半插入排序、冒泡排序、简单选择排序、快速排序、堆排序、归并排序算法的演示，并且输出每一趟的排序情况。 程序的输入（包含输入的数据格式和说明） % <1>排序种类三输入 <2>排序数的个数的输入 <3>所需排序的所有数的输入 程序的输出（程序输出的形式） <1>主菜单的输出 <2>每一趟排序的输出，即排序过程的输出 " 二设计说明 算法设计思想 <1>交换排序（冒泡排序、快速排序） 交换排序的基本思想是：对排序表中的数据元素按关键字进行两两比较，如果发生逆序（即排列顺序与排序后的次序正好相反），则两者交换位置，直到所有数据元素都排好序为止。 <2>插入排序（直接插入排序、折半插入排序） % 插入排序的基本思想是：每一次设法把一个数据元素插入到已经排序的部分序列的合适位置，使得插入后的序列仍然是有序的。开始时建立一个初始的有序序列，它只包含一个数据元素。然后，从这个初始序列出发不断插入数据元素，直到最后一个数据元素插到有序序列后，整个排序工作就完成了。 <3>选择排序（简单选择排序、堆排序） 选择排序的基本思想是：第一趟在有n个数据元素的排序表中选出关键字最小的数据元素，然后在剩下的n-1个数据元素中再选出关键字最小（整个数据表中次小）的数据元素，依次重复，每一趟（例如第i趟，i=1，…，n-1）总是在当前剩下的n-i+1个待排序数据元素中选出关键字最小的数据元素，作为有序数据元素序列的第i个数据元素。等到第n-1趟选择结束，待排序数据元素仅剩下一个时就不用再选了，按选出的先后次序所得到的数据元素序列即为有序序列，排序即告完成。 <4>归并排序（两路归并排序） 两路归并排序的基本思想是：假设初始排序表有n个数据元素，首先把它看成是长度为 一、实验目的 （1）学习汇编语言循环结构语句的特点，重点掌握冒泡排序的方法。 （2）理解并掌握各种指令的功能，编写完整的汇编源程序。 （3）进一步熟悉DEBUG的调试命令，运用DEBUG进行调试汇编语言程序。 二、实验内容及要求 （1）实验内容：从键盘输入五个有符号数，用冒泡排序法将其按从小到大的顺序排序。（2）实验要求： ①编制程序，对这组数进行排序并输出原数据及排序后的数据； ②利用DEBUG调试工具，用D0命令，查看排序前后内存数据的变化； ③去掉最大值和最小值，求出其余值的平均值，输出最大值、最小值和平均值； ④用压栈PUSH和出栈POP指令，将平均值按位逐个输出； ⑤将平均值转化为二进制串，并将这组二进制串输出； ⑥所有数据输出前要用字符串的输出指令进行输出提示，所有数据结果能清晰显示。 三、程序流程图Array （1）主程序:MAIN （2）冒泡排序子程序: SORT 四、程序清单 NAME BUBBLE_SORT DATA SEGMENT ARRAY DW 5 DUP(?) ;输入数据的存储单元 COUNT DW 5 TWO DW 2 FLAG1 DW 0 ;判断符号标志 FLAG2 DB 0 ;判断首位是否为零的标志 FAULT DW -1 ;判断出错标志 CR DB 0DH,0AH,'$' STR1 DB 'Please input five numbers seperated with space and finished with Enter:','$' STR2 DB 'The original numbers:','$' STR3 DB 'The sorted numbers:','$' STR4 DB 'The Min:','$' STR5 DB 'The Max:','$' STR6 DB 'The Average:','$' STR7 DB 'The binary system of the average :','$' STR8 DB 'Input error!Please input again!''$' DATA ENDS CODE SEGMENT MAIN PROC FAR ASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA START: PUSH DS AND AX,0 PUSH AX MOV AX,DATA MOV DS,AX LEA DX,STR1 MOV AH,09H ;9号DOS功能调用，提示输入数据 INT 21H CALL CRLF ;回车换行 REIN: CALL INPUT ;调用INPUT子程序，输入原始数据CMP AX,FAULT ;判断是否出错， JE REIN ;出错则重新输入 LEA DX,STR2 MOV AH,09H ;9号DOS功能调用，提示输出原始数据 INT 21H CALL OUTPUT ;调用OUTPUT子程序，输出原始数据 CALL SORT ;调用SORT子程序，进行冒泡排序 LEA DX,STR3 MOV AH,09H ;9号DOS功能调用，提示输出排序后的数据 INT 21H CALL OUTPUT ;调用OUTPUT子程序，输出排序后的数据 《数据结构》实验报告排序实验题目： 输入十个数，从插入排序，快速排序，选择排序三类算法中各选一种编程实现。 实验所使用的数据结构内容及编程思路： 1. 插入排序：直接插入排序的基本操作是，将一个记录到已排好序的有序表中，从而得到一个新的，记录增一得有序表。 一般情况下，第i 趟直接插入排序的操作为：在含有i-1 个记录的有序子序列r[1..i-1 ]中插入一个记录r[i ]后，变成含有i 个记录的有序子序列r[1..i ]；并且，和顺序查找类似，为了在查找插入位置的过程中避免数组下标出界，在r [0]处设置哨兵。在自i-1 起往前搜索的过程中，可以同时后移记录。整个排序过程为进行n-1 趟插入，即：先将序列中的第一个记录看成是一个有序的子序列，然后从第2 个记录起逐个进行插入，直至整个序列变成按关键字非递减有序序列为止。 2. 快速排序：基本思想是，通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分，其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小，则可分别对这两部分记录继续进行排序，以达到整个序列有序。 假设待排序的序列为{L.r[s] ,L.r[s+1],…L.r[t]}, 首先任意选取一个记录 （通常可选第一个记录L.r[s]）作为枢轴（或支点）（PiVOt ）,然后按下述原则重新排列其余记录：将所有关键字较它小的记录都安置在它的位置之前，将所有关键字较大的记录都安置在它的位置之后。由此可以该“枢轴”记录最后所罗的位置i 作为界线，将序列{L.r[s] ，… ，L.r[t]} 分割成两个子序列{L.r[i+1],L.[i+2], …,L.r[t]}。这个过程称为一趟快速排序，或一次划分。 一趟快速排序的具体做法是：附设两个指针lOw 和high ，他们的初值分别为lOw 和high ，设枢轴记录的关键字为PiVOtkey ，则首先从high 所指位置起向前搜索找到第一个关键字小于PiVOtkey 的记录和枢轴记录互相交换，然后从lOw 所指位置起向后搜索，找到第一个关键字大于PiVOtkey 的记录和枢轴记录互相 交换，重复这两不直至low=high 为止。 具体实现上述算法是，每交换一对记录需进行3 次记录移动(赋值)的操作。而实际上， 《离散数学》 课程设计 学院计算机学院 学生姓名 学号 指导教师 评阅意见 提交日期 2011 年 11 月 25 日 引言 《离散数学》是现代数学的一个重要分支，也是计算机科学与技术，电子信息技术，生物技术等的核心基础课程。它是研究离散量（如整数、有理数、有限字母表等）的数学结构、性质及关系的学问。它一方面充分地描述了计算机科学离散性的特点，为学生进一步学习算法与数据结构、程序设计语言、操作系统、编译原理、电路设计、软件工程与方法学、数据库与信息检索系统、人工智能、网络、计算机图形学等专业课打好数学基础；另一方面，通过学习离散数学课程，学生在获得离散问题建模、离散数学理论、计算机求解方法和技术知识的同时，还可以培养和提高抽象思维能力和严密的逻辑推理能力，为今后爱念族皮及用计算机处理大量的日常事务和科研项目、从事计算机科学和应用打下坚实基础。特别是对于那些从事计算机科学与理论研究的高层次计算机人员来说，离散数学更是必不可少的基础理论工具。 实验一、编程判断一个二元关系的性质（是否具有自反性、反自反性、对称性、反对称性和传递性） 一、前言引语：二元关系是离散数学中重要的内容。因为事物之间总是可以根据需要确定相应的关系。从数学的角度来看，这类联系就是某个集合中元素之 间存在的关系。 二、数学原理：自反、对称、传递关系 设A和B都是已知的集合，R是A到B的一个确定的二元关系，那么集合R 就是A×B的一个合于{()∈A×}的子集合 设R是集合A上的二元关系： 自反关系：对任意的x∈A,都满足<>∈R，则称R是自反的，或称R具有自反性，即R在A上是自反的?(?x)((x∈A)→(<>∈R))=1 对称关系：对任意的∈A，如果<>∈R，那么<>∈R，则称关系R是对称的，或称R具有对称性，即R在A上是对称的? (?x)(?y)((x∈A)∧(y∈A)∧(<>∈R)→(<>∈R))=1 传递关系：对任意的∈A，如果<>∈R且<>∈R，那么<>∈R，则称关系R是传递的，或称R具有传递性，即R在A上是传递的? (?x)(?y)(?z)[(x∈A)∧(y∈A)∧(z ∈A)∧((<>∈R)∧(<>∈R)→(<>∈R))]=1 三、实验原理：通过二元关系与关系矩阵的联系，可以引入N维数组，以数组的运算来实现二元关系的判断。 图示： 排序算法： (1) 直接插入排序 (2) 折半插入排序(3) 冒泡排序 (4) 简单选择排序 (5) 快速排序(6) 堆排序 (7) 归并排序 【算法分析】 （1）直接插入排序；它是一种最简单的排序方法，它的基本操作是将一个记录插入到已排好的序的有序表中，从而得到一个新的、记录数增加1的有序表。 （2）折半插入排序：插入排序的基本操作是在一个有序表中进行查找和插入，我们知道这个查找操作可以利用折半查找来实现，由此进行的插入排序称之为折半插入排序。折半插入排序所需附加存储空间和直接插入相同，从时间上比较，折半插入排序仅减少了关键字间的比较次数，而记录的移动次数不变。 （3）冒泡排序：比较相邻关键字，若为逆序（非递增），则交换，最终将最大的记录放到最后一个记录的位置上，此为第一趟冒泡排序；对前n-1记录重复上操作，确定倒数第二个位置记录；……以此类推，直至的到一个递增的表。 (4)简单选择排序：通过n-i次关键字间的比较，从n-i+1个记录中选出关键字最小的记录，并和第i（1<=i<=n）个记录交换之。 (5)快速排序:它是对冒泡排序的一种改进，基本思想是，通过一趟排序将待排序的记录分割成独立的两部分，其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小，则可分别对这两部分记录继续进行排序，以达到整个序列有序。 (6)堆排序: 使记录序列按关键字非递减有序排列，在堆排序的算法中先建一个“大顶堆”，即先选得一个关键字为最大的记录并与序列中最后一个记录交换，然后对序列中前n-1记录进行筛选，重新将它调整为一个“大顶堆”，如此反复直至排序结束。 (7)归并排序:归并的含义是将两个或两个以上的有序表组合成一个新的有序表。假设初始序列含有n个记录，则可看成是n个有序的子序列，每个子序列的长度为1，然后两两归并，得到n/2个长度为2或1的有序子序列；再两两归并，……，如此重复，直至得到一个长度为n的有序序列为止，这种排序称为2-路归并排序。 【算法实现】 （1）直接插入排序： void InsertSort(SqList &L){ for(i=2;i<=L.length ;i++) if(L.elem[i] 数据结构与算法设计 实验报告 （2016 — 2017 学年第1 学期） 实验名称： 年级： 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 成都信息工程大学通信工程学院 一、实验目的 验证各种简单的排序算法。在调试中体会排序过程。 二、实验要求 （1）从键盘读入一组无序数据，按输入顺序先创建一个线性表。 （2）用带菜单的主函数任意选择一种排序算法将该表进行递增排序，并显示出每一趟排序过程。 三、实验步骤 1、创建工程（附带截图说明） 2、根据算法编写程序（参见第六部分源代码） 3、编译 4、调试 四、实验结果图 图1-直接输入排序 图2-冒泡排序 图3-直接选择排序 五、心得体会 与哈希表的操作实验相比，本次实验遇到的问题较大。由于此次实验中设计了三种排序方法导致我在设计算法时混淆了一些概念，设计思路特别混乱。虽然在理清思路后成功解决了直接输入和直接选择两种算法，但冒泡 排序的算法仍未设计成功。虽然在老师和同学的帮助下完成了冒泡排序的算法，但还需要多练习这方面的习题，平时也应多思考这方面的问题。而且，在直接输入和直接选择的算法设计上也有较为复杂的地方，对照书本做了精简纠正。 本次实验让我发现自己在算法设计上存在一些思虑不周的地方，思考问题过于片面，逻辑思维能力太过单薄，还需要继续练习。 六、源代码 要求：粘贴个人代码，以便检查。 #include 数据结构课程设计报告 —几种排序算法的演示 时间：2010-1-14 一需求分析 运行环境 Microsoft Visual Studio 2005 程序所实现的功能 对直接插入排序、折半插入排序、冒泡排序、简单选择排序、快速排序、堆排序、归并排序算法的演示，并且输出每一趟的排序情况。 程序的输入（包含输入的数据格式和说明） <1>排序种类三输入 <2>排序数的个数的输入 <3>所需排序的所有数的输入 程序的输出（程序输出的形式） <1>主菜单的输出 <2>每一趟排序的输出，即排序过程的输出 二设计说明 算法设计思想 <1>交换排序（冒泡排序、快速排序） 交换排序的基本思想是：对排序表中的数据元素按关键字进行两两比较，如果发生逆序（即排列顺序与排序后的次序正好相反），则两者交换位置，直到所有数据元素都排好序为止。 <2>插入排序（直接插入排序、折半插入排序） 插入排序的基本思想是：每一次设法把一个数据元素插入到已经排序的部分序列的合适位置，使得插入后的序列仍然是有序的。开始时建立一个初始的有序序列，它只包含一个数据元素。然后，从这个初始序列出发不断插入数据元素，直到最后一个数据元素插到有序序列后，整个排序工作就完成了。 <3>选择排序（简单选择排序、堆排序） 选择排序的基本思想是：第一趟在有n个数据元素的排序表中选出关键字最小的数据元素，然后在剩下的n-1个数据元素中再选出关键字最小（整个数据表中次小）的数据元素，依次重复，每一趟（例如第i趟，i=1，…，n-1）总是在当前剩下的n-i+1个待排序数据元素中选出关键字最小的数据元素，作为有序数据元素序列的第i个数据元素。等到第n-1趟选择结束，待排序数据元素仅剩下一个时就不用再选了，按选出的先后次序所得到的数据元素序列即为有序序列，排序即告完成。 <4>归并排序（两路归并排序） 两路归并排序的基本思想是：假设初始排序表有n个数据元素，首先把它看成是长度为1的首尾相接的n个有序子表（以后称它们为归并项），先做两两归并，得n/2上取整个长度为2的归并项（如果n为奇数，则最后一个归并项的长度为1）；再做两两归并，……，如此重复，最后得到一个长度为n的有序序列。 程序的主要流程图 一、实验目的 (1)学习汇编语言循环结构语句的特点,重点掌握冒泡排序的方法。 (2)理解并掌握各种指令的功能,编写完整的汇编源程序。 (3)进一步熟悉DEBUG的调试命令,运用DEBUG进行调试汇编语言程序。 二、实验内容及要求 (1)实验内容:从键盘输入五个有符号数,用冒泡排序法将其按从小到大的顺序排序。 (2)实验要求: ①编制程序,对这组数进行排序并输出原数据及排序后的数据; ②利用DEBUG调试工具,用D0命令,查瞧排序前后内存数据的变化; ③去掉最大值与最小值,求出其余值的平均值,输出最大值、最小值与平均值; ④用压栈PUSH与出栈POP指令,将平均值按位逐个输出; ⑤将平均值转化为二进制串,并将这组二进制串输出; ⑥所有数据输出前要用字符串的输出指令进行输出提示,所有数据结果能清晰显示。 三、程序流程图Array (1)主程序:MAIN (2) 就是 NAME BUBBLE_SORT DATA SEGMENT ARRAY DW 5 DUP(?) ;输入数据的存储单元 COUNT DW 5 TWO DW 2 FLAG1 DW 0 ;判断符号标志 FLAG2 DB 0 ;判断首位就是否为零的标志FAULT DW -1 ;判断出错标志 CR DB 0DH,0AH,'$' STR1 DB 'Please input five numbers seperated with space and finished with Enter:','$' STR2 DB 'The original numbers:','$' STR3 DB 'The sorted numbers:','$' STR4 DB 'The Min:','$' STR5 DB 'The Max:','$' STR6 DB 'The Average:','$' STR7 DB 'The binary system of the average :','$' STR8 DB 'Input error!Please input again!''$' DATA ENDS CODE SEGMENT MAIN PROC FAR ASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA START: PUSH DS AND AX,0 PUSH AX MOV AX,DATA MOV DS,AX LEA DX,STR1 MOV AH,09H ;9号DOS功能调用,提示输入数据 INT 21H CALL CRLF ;回车换行 REIN: CALL INPUT ;调用INPUT子程序,输入原始数据CMP AX,FAULT ;判断就是否出错, JE REIN ;出错则重新输入 【一】需求分析 课程题目是排序算法的实现，课程设计一共要设计八种排序算法。这八种算法共包括：堆排序，归并排序，希尔排序，冒泡排序，快速排序，基数排序，折半插入排序，直接插入排序。 为了运行时的方便，将八种排序方法进行编号，其中1为堆排序，2为归并排序，3为希尔排序，4为冒泡排序，5为快速排序，6为基数排序，7为折半插入排序8为直接插入排序。 【二】概要设计 1.堆排序 ⑴算法思想：堆排序只需要一个记录大小的辅助空间，每个待排序的记录仅占有一个存储空间。将序列所存储的元素A[N]看做是一棵完全二叉树的存储结构，则堆实质上是满足如下性质的完全二叉树：树中任一非叶结点的元素均不大于(或不小于)其左右孩子(若存在)结点的元素。算法的平均时间复杂度为O(N log N)。 ⑵程序实现及核心代码的注释： for(j=2*i+1; j<=m; j=j*2+1) { if(j temp=su[i]; su[i]=su[0]; su[0]=temp; head(0,i-1); } cout<<"排序之后的数组为："< 实验六图的应用及其实现 一、实验目的 1．进一步功固图常用的存储结构。 2．熟练掌握在图的邻接表实现图的基本操作。 3．理解掌握AOV网、AOE网在邻接表上的实现以及解决简单的应用问题。 二、实验内容 [题目一]：从键盘上输入AOV网的顶点和有向边的信息,建立其邻接表存储结构,然后对该图拓扑排序,并输出拓扑序列. 试设计程序实现上述AOV网的类型定义和基本操作,完成上述功能。 测试数据：教材图7.28 [题目二]：从键盘上输入AOE网的顶点和有向边的信息,建立其邻接表存储结构,输出其关键路径和关键路径长度。试设计程序实现上述AOE网类型定义和基本操作,完成上述功能。 测试数据：教材图7.29 三、实验步骤 ㈠、数据结构与核心算法的设计描述 基本数据结构： #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define OK 1 #define ERROR 0 #define INFEASIBLE -1 typedef int Status; /* Status 是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK 等*/ #define INFINITY INT_MAX //定义无穷大∞ #define MAX_VERTEX_NUM 20 typedef int V ertexType; typedef int InfoType; typedef struct ArcNode // 表结点定义 { InfoType info; int adjvex; //邻接点域，存放与V i邻接的点在表头数组中的位置ArcNode *nextarc; //链域，指示依附于vi的下一条边或弧的结点， }ArcNode; typedef struct VNode //表头结点 { int data; //存放顶点信息 struct ArcNode *firstarc; //指示第一个邻接点 }VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM]; typedef struct { //图的结构定义 数据结构课程设计报告 学院：计算机科学与工程 专业：计算机科学与技术 班级：09级班 学号： 姓名： 指导老师: 时间: 2010年12月 一、课程设计题目：1、哈夫曼编码的实现 2、城市辖区地铁线路设计 3、综合排序算法的比较 二、小组成员： 三、题目要求： 1．哈夫曼编码的实现 （1）打开若干篇英文文章，统计该文章中每个字符出现的次数，进一步统一各字符出现的概率。 （2）针对上述统计结果，对各字符实现哈夫曼编码 （3）对任意文章，用哈夫曼编码对其进行编码 （4）对任意文章，对收到的电文进行解码 2．某城市要在其各个辖区之间修建地铁来加快经济发展，但由于建设地铁的费用昂贵，因此需要合理安排地铁的建设路线。 （1）从包含各辖区的地图文件中读取辖区的名称和各辖区的直接距离 （2）根据上述读入的信息，给出一种铺设地铁线路的解决方案。使乘客可以沿地铁到达各个辖区，并使总的建设费用最小。 （3）输出应该建设的地铁路线及所需要建设的总里程信息。 3．综合排序算法的比较 各种内部排序算法的时间复杂度分析结果只给出了算法执行时间的阶，或大概的执行时间。试通过随机的数据比较各算法的关键字比较次数和关键字移动的次数。 （1）对以下各种常用的内部排序算法进行比较： 直接插入排序，折半插入排序，二路归并排序，希尔排序，冒泡排序，快速排序，简单选择排序，堆排序，归并排序，基数排序。 （2）待排序的表长不少于100，要求采用随机数。 （3）至少要用5组不同的输入数据做比较：比较的次数为有关键字参加的比较次数和关键字移动的次数 （4）改变数据量的大小，观察统计数据的变化情况。 （5）对试验统计数据进行分析。对各类排序算法进行综合评价。 四、项目安排： 1、小组内分工合作 分工：负责哈夫曼编码的实现，负责城市辖区地铁线路设计，负责综合排序算法的比较。 合作：组内，组外进行交流，组长帮助解决组员的在项目过程中的困难，并控制进度。 五、完成自己的任务： 实验报告 实验名称冒泡排序和快速排序 班级 学号 姓名 成绩 #include 《排序问题求解》实验报告 一、算法得基本思想 1、直接插入排序算法思想 直接插入排序得基本思想就是将一个记录插入到已排好序得序列中,从而得到一个新得, 记录数增 1 得有序序列。 直接插入排序算法得伪代码称为InsertｉonＳorｔ，它得参数就是一个数组A[1、、n］,包含了n 个待排序得数。用伪代码表示直接插入排序算法如下: IｎsｅrtｉonＳｏｒt (Ａ) for i←2 tｏn ｄo ｋeｙ←Ａ[i］／/key 表示待插入数 //Ｉnsｅrt A［i] ｉnto ｔhｅsｏrteｄｓequence A［1、、i-１］ j←i-1 wｈｉｌe j＞0 ａnｄＡ[j]＞key do A[j＋１］←A［j］ j←j-1 Ａ[j+1］←keｙ 2、快速排序算法思想 快速排序算法得基本思想就是，通过一趟排序将待排序序列分割成独立得两部分，其中一 部分记录得关键字均比另一部分记录得关键字小,则可对这两部分记录继续进行排序,以达 到整个序列有序。 假设待排序序列为数组A[１、、n]，首先选取第一个数Ａ[0],作为枢轴(ｐｉvｏt)，然后按照下述原则重新排列其余数:将所有比Ａ[0]大得数都排在它得位置之前,将所有比 A[０]小得数都排在它得位置之后,由此以A[0]最后所在得位置i 作为分界线,将数组 A[1、、n]分成两个子数组Ａ［1、、i－1］与Ａ[ｉ+1、、n］。这个过程称作一趟快速排序。通过递归调用快速排序,对子数组A[1、、ｉ-1]与A[i＋1、、n]排序。 一趟快速排序算法得伪代码称为Paｒtｉtion，它得参数就是一个数组A[１、、n］与两个指针ｌoｗ、high,设枢轴为ｐｉvotｋeｙ，则首先从higｈ所指位置起向前搜索,找到第一个小于ｐivｏtｋey得数,并将其移到低端,然后从low 所指位置起向后搜索,找到第一个大于pivotkey 得数,并将其移到高端，重复这两步直至low=ｈigh。最后,将枢轴移到正确得位置上。用伪代码表示一趟快速排序算法如下: Partiｔｉｏn ( Ａ，low，higｈ) A[０］←A[low] ／／用数组得第一个记录做枢轴记录 priｖotkey←Ａ[low] //枢轴记录关键字 wｈile lｏw<ｈigh //从表得两端交替地向中间扫描 whｉle low大数据结构拓扑排序实验报告材料
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