第十六周项目4——算法验证归并排序及其算法改进

/*

* Copyright (c)2016,烟台大学计算机与控制工程学院

* All rights reserved.

* 文件名称：wu.cpp

* 作 者：武昊

* 完成日期：2016年12月15日

* 版 本 号：v1.0

*输入描述：无

*程序输出：测试数据

*/

#include <stdio.h>

#include <malloc.h>

#define MaxSize 20

typedef int KeyType; //定义关键字类型

typedef char InfoType[10];

typedef struct //记录类型

{

KeyType key; //关键字项

InfoType data; //其他数据项,类型为InfoType

} RecType; //排序的记录类型定义

void Merge(RecType R[],int low,int mid,int high)

{

RecType *R1;

int i=low,j=mid+1,k=0; //k是R1的下标,i、j分别为第1、2段的下标

R1=(RecType *)malloc((high-low+1)*sizeof(RecType)); //动态分配空间

while (i<=mid && j<=high) //在第1段和第2段均未扫描完时循环

if (R[i].key<=R[j].key) //将第1段中的记录放入R1中

{

R1[k]=R[i];

i++;

k++;

}

else //将第2段中的记录放入R1中

{

R1[k]=R[j];

j++;

k++;

}

while (i<=mid) //将第1段余下部分复制到R1

{

R1[k]=R[i];

i++;

k++;

}

while (j<=high) //将第2段余下部分复制到R1

{

R1[k]=R[j];

j++;

k++;

}

for (k=0,i=low; i<=high; k++,i++) //将R1复制回R中

R[i]=R1[k];

}

void MergePass(RecType R[],int length,int n) //对整个数序进行一趟归并

{

int i;

for (i=0; i+2*length-1<n; i=i+2*length) //归并length长的两相邻子表

Merge(R,i,i+length-1,i+2*length-1);

if (i+length-1<n) //余下两个子表,后者长度小于length

Merge(R,i,i+length-1,n-1); //归并这两个子表

}

void MergeSort(RecType R[],int n) //自底向上的二路归并算法

{

int length;

for (length=1; length<n; length=2*length) //进行log2n趟归并

MergePass(R,length,n);

}

int main()

{

int i,n=10;

RecType R[MaxSize];

KeyType a[]= {9,8,7,6,5,4,3,2,1,0};

for (i=0; i<n; i++)

R[i].key=a[i];

printf("排序前:");

for (i=0; i<n; i++)

printf("%d ",R[i].key);

printf("\n");

MergeSort(R,n);

printf("排序后:");

for (i=0; i<n; i++)

printf("%d ",R[i].key);

printf("\n");

return 0;

}



算法改进：

#include <stdio.h>

#include <malloc.h>

#include <stdlib.h>

#include <time.h>

#define MinLength 64 //最短分段长度

typedef int KeyType; //定义关键字类型

typedef char InfoType[10];

typedef struct //记录类型

{

KeyType key; //关键字项

InfoType data; //其他数据项,类型为InfoType

} RecType; //排序的记录类型定义

void GetData(RecType *&R, int n)

{

srand(time(0));

R=(RecType*)malloc(sizeof(RecType)*n);

for(int i=0; i<n; i++)

R[i].key= rand();

printf("生成了%d条记录\n", n);

}

//对R[low..high]按递增有序进行直接插入排序

void InsertSort(RecType R[],int low,int high)

{

int i,j;

RecType tmp;

for (i=low; i<=high; i++)

{

tmp=R[i];

j=i-1; //从右向左在有序区R[low..i-1]中找R[i]的插入位置

while (j>=low && tmp.key<R[j].key)

{

R[j+1]=R[j]; //将关键字大于R[i].key的记录后移

j--;

}

R[j+1]=tmp; //在j+1处插入R[i]

}

}

//合并两个有序表

void Merge(RecType R[],int low,int mid,int high)

{

RecType *R1;

int i,j,k;

i=low,j=mid+1,k=0; //k是R1的下标,i、j分别为第1、2段的下标

R1=(RecType *)malloc((high-low+1)*sizeof(RecType)); //动态分配空间

while (i<=mid && j<=high) //在第1段和第2段均未扫描完时循环

if (R[i].key<=R[j].key) //将第1段中的记录放入R1中

{

R1[k]=R[i];

i++;

k++;

}

else //将第2段中的记录放入R1中

{

R1[k]=R[j];

j++;

k++;

}

while (i<=mid) //将第1段余下部分复制到R1

{

R1[k]=R[i];

i++;

k++;

}

while (j<=high) //将第2段余下部分复制到R1

{

R1[k]=R[j];

j++;

k++;

}

for (k=0,i=low; i<=high; k++,i++) //将R1复制回R中

R[i]=R1[k];

}

//一趟合并

void MergePass(RecType R[],int length,int n) //对整个数序进行一趟归并

{

int i;

for (i=0; i+2*length-1<n; i=i+2*length) //归并length长的两相邻子表

Merge(R,i,i+length-1,i+2*length-1);

if (i+length-1<n) //余下两个子表,后者长度小于length

Merge(R,i,i+length-1,n-1); //归并这两个子表

}

//自底向上的二路归并算法，但太短的分段，用直接插入完成

void MergeSort(RecType R[],int n)

{

int length, i;

for(i=0;i<n;i+=MinLength) //先按最短分段，用插入排序使之分段有序

InsertSort(R, i, ((i+MinLength-1<n)?(i+MinLength-1):n));

for (length=MinLength; length<n; length=2*length) //进行归并

{

MergePass(R,length,n);

}

}

int main()

{

int i,n=10000;

RecType *R;

GetData(R, n);

MergeSort(R,n);

printf("排序后（前300个）:\n");

i=0;

while(i<300)

{

printf("%12d ",R[i].key);

i++;

if(i%5==0)

printf("\n");

}

printf("\n");

printf("排序后（后300个）:\n");

i=0;

while(i<300)

{

printf("%12d ",R[n-300+i].key);

i++;

if(i%5==0)

printf("\n");

}

printf("\n");

free(R);

return 0;

}