[转]几种算法的效率比较

/*
下面的程序是我的上学期数据结构的课程设计
希望对即将学习数据结构的朋友有一点点帮助
因为马上就要离开网络2个月了，算是一点点临别的礼物

liond8  2004-3-20
*/
# include "stdio.h"
# include "stdlib.h"
# include "string.h"
# include "time.h"
# include "windows.h"
# include "winbase.h"

# define   MAXSIZE   1024*5
# define   TRUE      1
# define   FALSE     0

typedef  int  BOOL;

typedef struct StudentData
{ 
 int num;             /* this is a key word*/
}Data;

typedef struct LinkList
{
 int  Length;
 Data Record[MAXSIZE];
}LinkList;

int  RandArray[MAXSIZE];

/****************banner*******************************/
void  banner()
{
 printf("\n\n\t\t******************************************\n");
 printf("\t\t            数据结构课程设计\n");
 printf("\t\tMade by LionD8.                   2003.6.30\n");
 printf("\t\tPlese press enter.\n");
 printf("\t\t******************************************");
 getchar();
 system("cls.exe");
}
/******************随机生成函数************************/

void  RandomNum()
{
 int i;
 srand((int)time( NULL ));
 for(i=0; i<MAXSIZE; i++)
 RandArray[i]=(int)rand();
 return;
}

/******************************************************/

void InitLinkList(LinkList* L)
{
 int i;
 memset(L,0,sizeof(LinkList));
 RandomNum();
 for(i=0; i<MAXSIZE; i++)
 L->Record[i].num=RandArray[i];
 L->Length=i;
}

BOOL LT(int i, int j,int* CmpNum)
{
 (*CmpNum)++;
 if (i<j) return TRUE;
 return FALSE;
}

void  Display(LinkList* L)
{
 FILE* f;
 int i;
 if((f=fopen("SortRes.txt","w"))==NULL)
 {
  printf("can't open file\n");
  exit(0);
 }
 for (i=0; i<L->Length; i++)
 fprintf(f,"%d\n",L->Record[i].num);
 fclose(f);
}

/**********西尔排序*************/

void ShellInsert(LinkList* L,int dk, int* CmpNum, int* ChgNum)
{
 int i, j;
 Data  Temp;
 for(i=dk; i<L->Length;i++)
 {
  if( LT(L->Record[i].num, L->Record[i-dk].num, CmpNum) )
  {
   memcpy(&Temp,&L->Record[i],sizeof(Data));
   for(j=i-dk; j>=0 && LT(Temp.num, L->Record[j].num, CmpNum) ; j-=dk)
   { 
   (*ChgNum)++;
   memcpy(&L->Record[j+dk],&L->Record[j],sizeof(Data));
   }
   memcpy(&L->Record[j+dk],&Temp,sizeof(Data));
  }
 }
}

void  ShellSort(LinkList* L, int dlta[], int t,int* CmpNum, int* ChgNum)
{
 int k;
 for (k=0; k<t; k++)
 ShellInsert(L,dlta[k],CmpNum,ChgNum);
}

/***************************************/

/********快速排序***********************/

int  Partition (LinkList* L, int low, int high, int* CmpNum, int* ChgNum)
{
 Data  Temp;
 int   PivotKey;
 memcpy(&Temp,&L->Record[low],sizeof(Data));
 PivotKey=L->Record[low].num;
 while (low < high)
 {
  while (low<high && L->Record[high].num >= PivotKey)
  {
   high--;
   (*CmpNum)++;
  }
  (*ChgNum)++;
  memcpy(&L->Record[low],&L->Record[high],sizeof(Data));
  while (low<high && L->Record[low].num <= PivotKey) 
  {
   low++;
   (*CmpNum)++;
  }
  (*ChgNum)++;
  memcpy(&L->Record[high],&L->Record[low],sizeof(Data));
 }
 memcpy(&L->Record[low],&Temp,sizeof(Data));
 return  low;
}

void  QSort (LinkList* L, int low, int high, int* CmpNum, int* ChgNum)
{
 int PivotLoc=0;
 if (low < high)
 {
  PivotLoc=Partition(L,low,high,CmpNum,ChgNum);
  QSort(L,low,PivotLoc-1,CmpNum,ChgNum);
  QSort(L,PivotLoc+1,high,CmpNum,ChgNum);
 }
}

void  QuickSort (LinkList* L, int* CmpNum, int* ChgNum)
{
 QSort(L,0,L->Length-1,CmpNum,ChgNum);
}

/*********************************************/

/***********堆排序****************************/

void  HeapAdjust (LinkList* L,int s, int m, int* CmpNum, int* ChgNum)
{
 Data Temp;
 int j=0;
 s++;
 memcpy(&Temp,&L->Record[s-1],sizeof(Data));
 for (j=2*s; j<=m ; j*=2)
 {
  if(j<m && LT(L->Record[j-1].num,L->Record[j].num,CmpNum)) ++j;
  if(!LT(Temp.num,L->Record[j-1].num,CmpNum)) break;
  (*ChgNum)++;
  memcpy(&L->Record[s-1],&L->Record[j-1],sizeof(Data));
  s=j;
 }
 memcpy(&L->Record[s-1],&Temp,sizeof(Data));
}

void  HeapSort (LinkList* L, int* CmpNum, int* ChgNum)
{
 int i=0;
 Data   Temp;
 for (i=L->Length/2-1; i>=0; i--)
 HeapAdjust(L,i,L->Length,CmpNum,ChgNum);
 for (i=L->Length; i>1; i--)
 {
  memcpy(&Temp,&L->Record[0],sizeof(Data));
  (*ChgNum)++;
  memcpy(&L->Record[0],&L->Record[i-1],sizeof(Data));
  memcpy(&L->Record[i-1],&Temp,sizeof(Data));
  HeapAdjust(L,0,i-1,CmpNum,ChgNum);
 }
}

/****************冒泡排序****************************/
void BubbleSort(LinkList* L, int* CmpNum, int* ChgNum)
{
 int i,j;
 Data temp;
 for (i=0; i<MAXSIZE-1;i++)
 {
  for(j=0; j<MAXSIZE-i-1;j++)
  {
  if(!LT(L->Record[j].num,L->Record[j+1].num,CmpNum))
  {
   (*ChgNum)++;
    memcpy(&temp,&L->Record[j],sizeof(Data));
    memcpy(&L->Record[j],&L->Record[j+1],sizeof(Data));
    memcpy(&L->Record[j+1],&temp,sizeof(Data));
  }
  }
 }
}

/**********************************************************/

/******************选择排序********************************/
int SelectMinKey(LinkList* L,int k,int* CmpNum)
{
 int Min=k;
 for ( ; k<L->Length; k++)
 {
  if(!LT(L->Record[Min].num,L->Record[k].num,CmpNum))
  Min=k;
 }
 return Min;
}

void  SelSort(LinkList* L, int* CmpNum, int* ChgNum)
{
 int  i, j;
 Data temp;
 for(i=0; i<L->Length; i++)
 {
  j=SelectMinKey(L,i,CmpNum);
  if(i!=j)
  {
   (*ChgNum)++;
   memcpy(&temp,&L->Record[i],sizeof(Data));
   memcpy(&L->Record[i],&L->Record[j],sizeof(Data));
   memcpy(&L->Record[j],&temp,sizeof(Data));
  }
 }
}

/**************************************************************/
 
void  SelectSort()
{
 printf("\n      0. InsertSort.");
 printf("\n      1. ShellSort.");
 printf("\n      2. QuickSort.");
 printf("\n      3. HeapSort.");
 printf("\n      4. BubbleSort.");
 printf("\n      5. SelectSort.");
 printf("\n      6. AllAbove.");
 printf("\n \t\t\t\t   Please Select Num:");
}

/**********************************************************/

/**********************************************************/
void   AllAbove(LinkList* L,int* CmpNum, int* ChgNum)
{
  int  TempTime,i;
  int  SpendTime;
  int dlta[3]={7,3,1};
   int Indata[1]={1};

     TempTime=(int)GetTickCount();
     ShellSort(L,Indata,1,&CmpNum[0],&ChgNum[0]);
     SpendTime=(int)GetTickCount()-TempTime;
     printf("\n\tInserSort:");
     printf("\n\tCompare number=%d\tChange number=%d\tSepndTime=%dms",CmpNum[0],ChgNum[0],SpendTime);
  
  for(i=0; i<MAXSIZE; i++)
  L->Record[i].num=RandArray[i];     //随机数列复位
  TempTime=(int)GetTickCount();
  ShellSort(L, dlta, 3,&CmpNum[1],&ChgNum[1]);
  SpendTime=(int)GetTickCount()-TempTime;
  printf("\n\tShellSort:");
     printf("\n\tCompare number=%d\tChange number=%d\tSepndTime=%dms",CmpNum[1],ChgNum[1],SpendTime);
     
  for(i=0; i<MAXSIZE; i++)
  L->Record[i].num=RandArray[i];    //随机数列复位
  TempTime=(int)GetTickCount();
  QuickSort(L,&CmpNum[2],&ChgNum[2]);
     SpendTime=(int)GetTickCount()-TempTime;
  printf("\n\tQuickSort:");
     printf("\n\tCompare number=%d\tChange number=%d\tSepndTime=%dms",CmpNum[2],ChgNum[2],SpendTime);
  
  for(i=0; i<MAXSIZE; i++)
  L->Record[i].num=RandArray[i];    //随机数列复位
     TempTime=(int)GetTickCount();
     HeapSort(L,&CmpNum[3],&ChgNum[3]);
     SpendTime=(int)GetTickCount()-TempTime;
  printf("\n\tHeapSort:"); 
  printf("\n\tCompare number=%d\tChange number=%d\tSepndTime=%dms",CmpNum[3],ChgNum[3],SpendTime);
  
  for(i=0; i<MAXSIZE; i++)
  L->Record[i].num=RandArray[i];   //随机数列复位
  TempTime=(int)GetTickCount();
  BubbleSort(L,&CmpNum[4],&ChgNum[4]);
  SpendTime=(int)GetTickCount()-TempTime;
  printf("\n\tBubbleSort:");
     printf("\n\tCompare number=%d\tChange number=%d\tSepndTime=%dms",CmpNum[4],ChgNum[4],SpendTime);
     
  for(i=0; i<MAXSIZE; i++)
  L->Record[i].num=RandArray[i];   //随机数列复位
  TempTime=(int)GetTickCount();
  SelSort(L,&CmpNum[5],&ChgNum[5]);
  SpendTime=(int)GetTickCount()-TempTime;
  printf("\n\tSelectSort:");
  printf("\n\tCompare number=%d\tChange number=%d\tSepndTime=%dms",CmpNum[5],ChgNum[5],SpendTime);
     
}

void main()
{
 int select=0;
 int dlta[3]={7,3,1};
 int Indata[1]={1};
 int CmpNum[6],ChgNum[6];
 int SpendTime=0;
 int TempTime;
 LinkList  L;
 InitLinkList(&L);

 memset(CmpNum,0,sizeof(CmpNum));
 memset(ChgNum,0,sizeof(ChgNum));
 banner();

 SelectSort();
 scanf("%d",&select);
 switch (select)
 {
 case    0:
      TempTime=(int)GetTickCount();
      ShellSort(&L,Indata,1,&CmpNum[select],&ChgNum[select]);
      SpendTime=(int)GetTickCount()-TempTime;
      printf("\tInserSort:");
      printf("\n\n\tCompare number=%d\tChange number=%d\tSepndTime=%dms",CmpNum[select],ChgNum[select],SpendTime);
      break;
 case 1: 
      TempTime=(int)GetTickCount();
      ShellSort(&L, dlta, 3,&CmpNum[select],&ChgNum[select]);
      SpendTime=(int)GetTickCount()-TempTime;
      printf("\tShellSort:");
      printf("\n\n\tCompare number=%d\tChange number=%d\tSepndTime=%dms",CmpNum[select],ChgNum[select],SpendTime);
      break;
 case 2:
      TempTime=(int)GetTickCount();
      QuickSort(&L,&CmpNum[select],&ChgNum[select]);
               SpendTime=(int)GetTickCount()-TempTime;
      printf("\tQuickSort:");
         printf("\n\n\tCompare number=%d\tChange number=%d\tSepndTime=%dms",CmpNum[select],ChgNum[select],SpendTime);
      break;
 case    3:
      TempTime=(int)GetTickCount();
      HeapSort(&L,&CmpNum[select],&ChgNum[select]);
      SpendTime=(int)GetTickCount()-TempTime;
      printf("\tHeapSort:"); 
      printf("\n\n\tCompare number=%d\tChange number=%d\tSepndTime=%dms",CmpNum[select],ChgNum[select],SpendTime);
      break;
 case    4:
      TempTime=(int)GetTickCount();
      BubbleSort(&L,&CmpNum[select],&ChgNum[select]);
      SpendTime=(int)GetTickCount()-TempTime;
      printf("\tBubbleSort:");
      printf("\n\n\tCompare number=%d\tChange number=%d\tSepndTime=%dms",CmpNum[select],ChgNum[select],SpendTime);
      break;
 case    5:
      TempTime=(int)GetTickCount();
      SelSort(&L,&CmpNum[select],&ChgNum[select]);
      SpendTime=(int)GetTickCount()-TempTime;
      printf("\tSelectSort:");
      printf("\n\n\tCompare number=%d\tChange number=%d\tSepndTime=%dms",CmpNum[select],ChgNum[select],SpendTime);
      break;
 case 6:
      AllAbove(&L,CmpNum,ChgNum);
      break;
 default:
      printf("\n Input  error !");
 }
 
 Display(&L);
 printf("\n\n\tTest over, please press enter!\n");
 getchar();
 getchar();
}

/*
测试结果
对1024×5大小的随机数列排序6种算法的测试结果分别如下:
1.InserSort:
Compare number=6407568  Change number=6397342   SepndTime=1349ms
2. ShellSort:
Compare number=1044703  Change number=1017712   SepndTime=127ms
3. QuickSort:
Compare number=72478    Change number=30118      SepndTime=0ms
4. HeapSort:
Compare number=110696   Change number=58691      SepndTime=18ms
5. BubbleSort:
Compare number=13104640 Change number=6849429    SepndTime=1992ms
6. SelectSort:
Compare number=13109760 Change number=5111       SepndTime=1188ms
*/

效率高到低：快速排序，堆排序，希尔排序，插入排序，选择排序，冒泡排序