GDPU 算法分析与设计天码行空 1

实验1 排序算法的效率分析

一、【实验目的】

（1）复习排序算法的实现过程；

（2）设计平均与最坏情况下时间复杂度的数据环境并理解相关含义；

（3）初步了解算法时间复杂度的分析方法。

二、【实验内容】

至少选择3种排序算法，要求对每种排序算法设计2组数据，其中一组为最坏情况，一组为一般情况（随机），数据规模不能少于10000。

记录不同情况下算法的实际运行时间，同时分析算法最坏情况与平均情况的运行次数。

三、【实验源代码】

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>// 冒泡排序
void bubbleSort(int arr[], int n) {for (int i = 0; i < n - 1; i++) {for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {// 交换arr[j]和arr[j+1]int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}}
}// 快速排序
void quickSort(int arr[], int low, int high);// 快速排序中的分区操作
int partition(int arr[], int low, int high) {int pivot = arr[high];int i = low - 1;for (int j = low; j < high; j++) {if (arr[j] < pivot) {i++;int temp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = temp;}}int temp = arr[i + 1];arr[i + 1] = arr[high];arr[high] = temp;return i + 1;
}// 快速排序递归函数
void quickSort(int arr[], int low, int high) {if (low < high) {int pi = partition(arr, low, high);quickSort(arr, low, pi - 1);quickSort(arr, pi + 1, high);}
}// 归并排序中的合并操作
void merge(int arr[], int l, int m, int r) {int n1 = m - l + 1;int n2 = r - m;int L[n1], R[n2];for (int i = 0; i < n1; i++) {L[i] = arr[l + i];}for (int j = 0; j < n2; j++) {R[j] = arr[m + 1 + j];}int i = 0, j = 0;int k = l;while (i < n1 && j < n2) {if (L[i] <= R[j]) {arr[k] = L[i];i++;} else {arr[k] = R[j];j++;}k++;}while (i < n1) {arr[k] = L[i];i++;k++;}while (j < n2) {arr[k] = R[j];j++;k++;}
}// 归并排序递归函数
void mergeSort(int arr[], int l, int r) {if (l < r) {int m = (l + r) / 2;mergeSort(arr, l, m);mergeSort(arr, m + 1, r);merge(arr, l, m, r);}
}int main() {const int n = 10000;int nums[n];srand(time(NULL));for (int i = 0; i < n; i++) {nums[i] = rand();}int copy[n];for (int i = 0; i < n; i++) {copy[i] = nums[i];}clock_t startTime, endTime;double duration;startTime = clock();bubbleSort(copy, n);endTime = clock();duration = ((double) (endTime - startTime)) * 1000 / CLOCKS_PER_SEC;printf("冒泡排序 %.1f ms\n", duration);for (int i = 0; i < n; i++) {copy[i] = nums[i];}startTime = clock();mergeSort(copy, 0, n - 1);endTime = clock();duration = ((double) (endTime - startTime)) * 1000 / CLOCKS_PER_SEC;printf("归并排序 %.1f ms\n", duration);for (int i = 0; i < n; i++) {copy[i] = nums[i];}startTime = clock();quickSort(copy, 0, n - 1);endTime = clock();duration = ((double) (endTime - startTime)) * 1000 / CLOCKS_PER_SEC;printf("快速排序 %.1f ms\n", duration);return 0;
}