常用排序算法的简单实现

数据结构的一次实验。。。。

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文件名: SortDemo.h
摘要: 类SortDemo的申明文件，该类可以对整型数组进行排序
开发平台: Win Xp SP2
编译环境: CL.exe 8.0 (in Visual Studio 2005 SDK)
作者: 88250
完成日期: 2006-12-25 版本: 1.0
Blog: http://DL88250.ynutx.net
E-mail: DL88250@gmail.com
QQ: 845765 or 316281008

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#include <iostream>
#include <ctime>

using namespace std;
const int MAX_NUM = 25; // 可以进行排序的最多元素

class SortDemo
{
public:
// 显示数组序列
void DisplaySerial(const int *r){
for (int i = 1; i < MAX_NUM; i++)
{
cout << *(r+i) << ' ';
}
cout << endl;
}
// 快速排序
void QSort(int *r, int low, int high);
// 堆排序
void HSort(int *r);
// 直接插入排序
void ISort(int *r);
// 归并排序
void MSort(int *r);

private:
// 用于快速排序，拆分一个数组
int Partition(int *r, int low, int high);
// 用于堆排序，做一个向下筛选
void SiftDown(int *r, int begin, int end);
// 用于归并排序，将sr[s..t]归并排序为sr[s..t]
void MergeSort(int *sr, int s, int t);
// 用于归并排序，将有序的sr[i..m]和sr[m+1..n]归并为有序的sr[i..n]
void Merge(int *sr, int i, int m, int n);

};
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文件名: HeapSort.cpp
摘要: 堆排序的C++实现
开发平台: Win Xp SP2
编译环境: CL.exe 8.0 (in Visual Studio 2005 SDK)
作者: 88250
完成日期: 2006-12-25 版本: 1.0
Blog: http://DL88250.ynutx.net
E-mail: DL88250@gmail.com
QQ: 845765 or 316281008

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#include "stdafx.h"
#include "SortDemo.h"

// 函数名：SiftDown
// 功能：用于堆排序，做向下筛选，使r[s...m]成为一个大根堆
// 输入参数：int *r：待排序数组地址
// int s：r[s]不满足堆的定义
// int m：r数组的最大边界
// 输出参数：void
void SortDemo::SiftDown(int *r, int s, int m)
{
int tmp = r[s];

int i = s;
int j = 2 * i; // r[j]是r[i]的左孩子
while (j <= m)
{
if ((j < m) && (r[j] < r[j+1]))
{// 右孩子较大，则把j修改为右孩子的下标
j++;
}

if (tmp < r[j])
{
r[i] = r[j]; // 将R[j]调到父亲的位置上
i = j;
j = 2 * i;
}
else
{// 筛选完成，跳出循环
break;
}
}
r[i] = tmp; // 被筛结点的值放入最终位置

return;
}

// 函数名：HSort
// 功能：将r数组进行堆排序
// 输入参数：int *r：待排序数组地址
// 输出参数：void
void SortDemo::HSort(int *r)
{
int temp = 0;
// 建堆
for (int i = MAX_NUM / 2; i >= 1; i--)
{
SiftDown(r, i, MAX_NUM - 1);
}
// 堆排序
for (int i = MAX_NUM - 1; i >= 2; i--)
{
temp = r[1];
r[1] = r[i];
r[i] = temp; // 将第一个元素同当前区间内最后一个元素对换
SiftDown(r, 1, i - 1); // 筛选r[1]结点，得到(i-1)个结点的堆
}

return;
}

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文件名: InsertSort.cpp
摘要: 直接插入排序的C++实现
开发平台: Win Xp SP2
编译环境: CL.exe 8.0 (in Visual Studio 2005 SDK)
作者: 88250
完成日期: 2006-12-25 版本: 1.0
Blog: http://DL88250.ynutx.net
E-mail: DL88250@gmail.com
QQ: 845765 or 316281008

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#include "stdafx.h"
#include "SortDemo.h"

void SortDemo::ISort(int *r)
{
int j = 0;

for (int i = 2; i < MAX_NUM; i++)
{
if (r[i] < r[i-1])
{
r[0] = r[i]; // 复制为哨兵
r[i] = r[i-1];
}
for (j = i - 2; r[0] < r[j]; --j)
{
r[j+1] = r[j]; // 记录后移
}
r[j+1] = r[0]; // 插入到正确位置
}

return;
}

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文件名: MergeSort.cpp
摘要: 归并排序的C++实现
开发平台: Win Xp SP2
编译环境: CL.exe 8.0 (in Visual Studio 2005 SDK)
作者: 88250
完成日期: 2006-12-25 版本: 1.0
Blog: http://DL88250.ynutx.net
E-mail: DL88250@gmail.com
QQ: 845765 or 316281008

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#include "stdafx.h"
#include "SortDemo.h"

// 函数名：MSort
// 功能：将数组r进行归并排序
// 输入参数：int *sr：待排序数组地址
// 输出参数：void
void SortDemo::MSort(int *r)
{
MergeSort(r, 1, MAX_NUM-1);
return;
}

// 函数名：MergeSort
// 功能：用于归并排序，将sr[s..t]归并排序为tr1[s..t]
// 输入参数：int *sr：待排序数组地址
// int s：下标s
// int t：下标t
void SortDemo::MergeSort(int *sr, int s, int t)
{
if (s < t)
{
int m = (s + t) >> 1; // 将sr[s..t]平分为sr[s..m]和sr[m+1..t]
MergeSort(sr, s, m); // 递归地将sr[s..t]归并为有序的sr[s..m]
MergeSort(sr, m+1, t); // 递归地将sr[m+1..t]归并为有序的sr[m+1..t]
Merge(sr, s, m, t); // 将sr[s..m]和sr[m+1..t]归并到sr[s..t]
}

return;
}

// 函数名：Merge
// 功能：用于归并排序，将有序的sr[i..m]和sr[m+1..n]归并为有序的sr[i..n]
// 输入参数：int *sr：待排序数组地址
// int i：low下标
// int m：mid下标
// int n：high下标
void SortDemo::Merge(int *sr, int i, int m, int n)
{

int j = i, k = m + 1, p = 0;

int *tr = new int[n-i+1]; // 辅助空间

while ((j <= m) && (k <= n))
{// 将sr中记录由小到大地并入tr
tr[p++] = (sr[j] <= sr[k]) ? sr[j++]:sr[k++];
}
while (j <= m)
{// 将剩余的sr[i..m]复制到tr
tr[p++] = sr[j++];
}
while (k <= n)
{// 将剩余的sr[j..n]复制到tr
tr[p++] = sr[k++];
}
// 将有序结果返回到sr
for (j = i, p = 0; j <= n; j++, p++)
{
sr[j] = tr[p];
}

return;
}
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文件名: QSort.cpp
摘要: 快速排序的C++实现
开发平台: Win Xp SP2
编译环境: CL.exe 8.0 (in Visual Studio 2005 SDK)
作者: 88250
完成日期: 2006-12-25 版本: 1.0
Blog: http://DL88250.ynutx.net
E-mail: DL88250@gmail.com
QQ: 845765 or 316281008

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#include "stdafx.h"
#include "SortDemo.h"

// 函数名：QSort
// 功能：快速排序
// 输入参数：int *r：待排序数组地址
// int low：比枢轴小的记录下标
// int high：比枢轴大的记录下标
// 输出参数：void
void SortDemo::QSort(int *r, int low, int high)
{
if (low < high)
{
// 将表一分为二
int pivot = Partition(r, low, high);
QSort(r, low, pivot - 1); // 对低子表递归排序
QSort(r, pivot + 1, high); // 对高子表递归排序
}

return;
}

// 函数名：Partition
// 功能：通过枢轴将r数组分为两个子表
// 输入参数：int *r：待排序数组地址
// int low：比枢轴小的记录下标
// int high：比枢轴大的记录下标
// 输出参数：void
int SortDemo::Partition(int *r, int low, int high)
{
r[0] = r[low]; // 用子表的每一个记录作枢轴记录

while (low < high)
{// 从表的两端交替地向中间扫描
while ((high > low) && (r[high] >= r[0]))
{
high--;
}
if (high > low)
{
r[low] = r[high]; // 将比枢轴记录小的记录移到低端
low++; // 跳过本身
}
while ((low < high) && (r[low] <= r[0]))
{
low++;
}
if (high > low)
{
r[high] = r[low]; // 将比枢轴记录大的记录移到高端
high--; // 跳过本身

}
}
r[low] = r[0]; // 枢轴记录到位

return low; // 返回枢轴位置
}

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文件名: TestSortDemo.cpp
摘要: 类SortDemo的测试文件
开发平台: Win Xp SP2
编译环境: CL.exe 8.0 (in Visual Studio 2005 SDK)
作者: 88250
完成日期: 2006-12-25 版本: 1.0
Blog: http://DL88250.ynutx.net
E-mail: DL88250@gmail.com
QQ: 845765 or 316281008

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#include "stdafx.h"
#include "SortDemo.h"
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iostream>

using namespace std;

int main(void)
{
int testArray[MAX_NUM]; // MAX_NUM定义于SortDemo.h文件
SortDemo sorter;
srand((unsigned int)time(NULL));
int choose = 1;
for (;;)
{
// 产生随机数, r[0]保留作辅助空间
for(int i = 1; i < MAX_NUM; i++)
{
testArray[i] = rand() % 100;
}

cout << "请选择排序算法：" << endl
<< "1. 快速排序 2. 堆排序 3. 直接插入排序 4. 2-路归并排序 5. 退出"<< endl;
cin >> choose;
if (5 == choose)
{
return 0;
}
cout << "排序前的序列：" << endl;
sorter.DisplaySerial(testArray);
switch (choose)
{
case 1:
{
sorter.QSort(testArray, 1, MAX_NUM - 1);
break;
}
case 2:
{
sorter.HSort(testArray);
break;
}
case 3:
{
sorter.ISort(testArray);
break;
}
case 4:
{
sorter.MSort(testArray);
break;
}
default:
{
cout << "选择有误！" << endl;
break;
}
}
cout << "排序后的序列：" << endl;
sorter.DisplaySerial(testArray);
system("pause");
system("cls");
}

return 0;
}