算法分析与复杂性理论 实验报告 基本排序

深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称： 算法设计与分析

实验名称： 多种排序算法的算法实现及性能比较

学院： 计算机与软件学院 专业： 计算机科学与技术

报告人： 张健哲 学号： 2013150372 班级： 3

同组人： 无

指导教师： 李炎然

实验时间： 2015/3/25——2015/4/8

实验报告提交时间： 2015/4/8

教务处制

一．实验目的

1. 掌握选择排序、冒泡排序、合并排序、快速排序、插入排序算法原理

2. 掌握不同排序算法时间效率的经验分析方法，验证理论分析与经验分析的一致性。

二．实验步骤与结果

实验总体思路：

利用switch结构来选择实验所要用的排序算法，每一种排序都用相同的计算运行时间的代码，不同的算法就在算法实现部分进行改动（如下代码1至5所示）。不断的改变数据规模，每一个规模在实验时，用循环进行多次实验并作为样本记录消耗的时间。最后输出在不同排序算法下，不同的数据规模的20次实验样本和平均用时（如下图1至5所示）。

各排序算法的实现及实验结果：

（注1：以下代码全部为伪代码，具体代码实现请参照程序中的代码）

（注2：图中显示的时间单位均为毫秒，图中“排序所花时间”一项为平均消耗时间，平均消耗时间结果以20组样本计算平均值后取整得到（并非四舍五入）。）

1、选择排序 代码1：

for i=0 to n-2

min=i

for j= i+1 to n-1

if ele[min]>ele[j] min=j swap(ele[i],ele[min]) //交换

图1、选择排序在不同数据规模下排序所消耗的时间

2、冒泡排序 代码2： for i= 0 to n-1

for j=0 to n-1-i

if a[j]>a[j+1]

swap(a[j],a[j+1]) //交换

图2、冒泡排序在不同数据规模下排序所消耗的时间

3、合并排序 代码3：

Merge(ele[1...n],left,right) middle=(left+right)/2 if right>1eft+1 Merge(ele,left,middle) Merge(ele,middle+1,right) l←left r←right i←left

while l<=middle&&r<=right //两组分别一一比较，数据小的放入ele if ele[l]<=ele[r] t[i++]←ele[l++] else t[i++]←ele[r++]

while l>middle&&r<=r //只剩一组还有剩余的时，将剩下的按顺序放入 ele[i++]=s[r++]

while l<=middle && r>right ele[i++]=s[l++];

图3、合并排序在不同数据规模下排序所消耗的时间

4、快速排序 代码4：

quick(ele[0...n-1],left,right) if l

l←left r←right x←ele[l]; while l

r--

if l

ele[l]←ele[r] l++

while lele[l] //与上面相反

ll++

if l

quick(ele,left,l-1) // 递归调用 quick(ele,l+1,right)