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  • 插入、选择、冒泡、梳排序性能比较

            虽然标题中的排序算法往往被认为是低效率的算法.但并不意味着这些算法完全没有可取之处。本次不再探讨这些算法的基本原理,仅仅比较算法的性能,并贴出实现这些算法的源代码:

            还是先肝代码吧(手动狗头):

    # include"iostream"
    # include "vector"
    # include "ctime"
    # include "cstdlib" 
    using namespace std;
    void insert_sort(vector<int> & );
    void ChooseSort(vector<int> &);
    void BubbleSort(vector<int> &);
    void CombSort(vector<int> & );
    
    int main()
    {
        const int MAX_NUMBER = 3000;//生成的随机数的个数
        const int MIN_VALUE = 1;   //随机数值的下界
        const int MAX_VALUE = 20000;//随机数值的上界
        vector<int> a;
        a.reserve(MAX_NUMBER);//预先分配内存你,预防迭代器的失效。否则内存搬移,迭代器容易失效
    
        // 采用控制台输入的方式 
        //int temp;
        //while (cin >> temp)
        //{
        //    a.push_back(temp);
        //    if (cin.get() == '
    ') //注意这种用法,用的很多。
        //    {
        //        break;
        //    }
        //}
    
        //采用随机数生成法。
        srand((unsigned)time(NULL));//根据时钟生成不同的种子,保证每次运行程序产生不同的随机数
        for (int i = 1; i <= MAX_NUMBER; i++)
        {
            int temp;
            temp = (rand() % (MAX_VALUE - MIN_VALUE + 1)) + MIN_VALUE;//生成[MIN_VALUE,MAX_VALUE]之间的整数随机数
            a.push_back(temp);
        }
        //cout << "The initial order: ";    数据量太大,不适合输出
        //vector<int>::iterator ia = a.begin();
        //for (; ia != a.end(); ia++)
        //{
        //    cout << *ia << " ";
        //}
        //cout << endl;
        vector<int> b(a);
        vector<int> c(a);
        vector<int> d(a);
        //show the initial order of the vector
        //cout << "The initial order before Sorting : ";
        //vector<int> ::iterator ia = a.begin();
        //for (; ia != a.end(); ia++)
        //{
        //cout << *ia << " ";
        //}
        //cout << endl;
        // 插入排序测试
        clock_t start, finish;
        double runtime;
        start = clock();
        insert_sort(a);
        finish = clock();
        runtime = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC;
        cout << "The time of Insert Sort algorithm is:" << runtime << "s" << endl;
        // 选择排序测试
        start = clock();
        ChooseSort(b);
        finish = clock();
        runtime = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC;
        cout << "The time of Choose Sort algorithm is:" << runtime << "s" << endl;
        // 冒泡排序测试
        start = clock();
        BubbleSort(c);
        finish = clock();
        runtime = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC;
        cout << "The time of Bubble Sort algorithm is:" << runtime << "s" << endl;
        // 梳排序测试
        start = clock();
        CombSort(d);
        finish = clock();
        runtime = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC;
        cout << "The time of Comb Sort algorithm is:" << runtime << "s" << endl;
        
        //cout << "The new order after Comb Sorting : ";
        //vector<int> ::iterator id = d.begin();
        //for (; id != d.end(); id++)
        //{
        //    cout << *id << " ";
        //}
        //cout << endl;
    
        system("pause");
        return 0;
    }
    //插入排序
    void insert_sort( vector<int> & sort_a)  ///注意,采用vector<int> 是可以作为参数进行传递的,那么是否可以作为返回类型使用呢?
    {
        int a_size ,temp;
        a_size = sort_a.size();
        for (int i = 1,j; i < a_size; i++)//注意,将j放在这里声明,不要放在下一个循环中声明,否则会造成多次声明?(但是作用域没变,多次声明应该被禁止,所以没有多次声明?)
        {
            temp = sort_a[i];
            for (j = i; (j > 0) && (sort_a[j - 1] > temp); j--)//这里先后顺序的差别,导致了数组的越界,
            {   
                sort_a[j] = sort_a[j-1];
            }
            sort_a[j] = temp;
            
        }
        //return sort_a;//说明可以将vector<int> 本身作为函数的返回值使用,但是需要清楚的是:返回的时候,内存实际上发生了局部变量复制,所以是否考虑返回引用???
    }
    //选择排序
    void ChooseSort(vector<int> & sort_a)
    {
        int a_size,MinNum;
        a_size = sort_a.size();
        for (int i = 0, j; i < a_size; i++)
        {
            int Loc = i;
            MinNum = sort_a[i];//本质是随机迭代器的使用
            //temp = sort_a[i];
            for (j = i+1; j < a_size; j++)
            { 
                if (sort_a[j] < MinNum)
                {
                    MinNum = sort_a[j];
                    Loc = j;
                }
            }
            //sort_a[i] = MinNum;//用于交换,但是本身自带的函数可以实现
            //sort_a[Loc] = temp;
            if (i != Loc)
            {
                swap(sort_a[i], sort_a[Loc]);//vector自带的东西
            }
        }
    }
    //冒泡排序
    void BubbleSort(vector<int> & sort_a)
    {
        int a_size;
        a_size = sort_a.size();
        for (int j = 0; j < a_size-1; j++)
        {
            for (int i = 0; i < a_size - 1-j; i++)
            {
                if (sort_a[i]>sort_a[i + 1])
                     swap(sort_a[i], sort_a[i + 1]);
            }
        }
    }
    //梳排序
    void CombSort(vector<int> & sort_a)
    {
        int step,j,k;
        step = sort_a.size();
        while ((step = int(step / 1.3)) >0)
        {
            for (j = sort_a.size() - 1; j >= step; j--)
            {
                k = j - step;
                if (sort_a[j] < sort_a[k])
                {
                    swap(sort_a[j], sort_a[k]);
                }
            }
        }
    }

           补充:由于之前对梳排序未做任何的说明,在此简要的说明一下梳排序:梳排序的本质仍然是冒泡排序,差异在于,梳排序的冒泡对象并不是相邻元素,而是距离为step的元素,而step是一个变量(右大变小),即“梳子”间隙逐渐变小。而梳排序迭代的终止条件是:当step变成1,即退化为传统的冒泡后,执行一次,则得到正确的顺序

    在此,我们给出上述四种排序的测试结果:

    不同排序算法性能比较
      5000 10000 15000 20000
    插入 0.839s 3.427 7.716s 13.648s
    选择 0.667s 2.276 5.321s 9.208s
    冒泡 2.320s 9.177 20.823s 36.542s
    0.016s 0.042 0.057s 0.079s

              上述表格中的(5000,10000,....表示数据规模,程序中随机生成的随机数,我们可以看到,测试结果表明:按照速度而言,算法的时间性能上:梳>>选择>插入>冒泡(>表示优于);(冒泡辣鸡实锤(开个玩笑)),即算法性能上,梳排序的性能要远远高于其他的方式。我们通过观察算法执行时间,梳状排序时间复杂度并不是O(n2),似乎比这个时间复杂度要低,实际上也的确如此。而对于插入,选择,冒泡而言,尽管时间复杂度都是O(n2),但是毕竟还是有所差异,当数据更莫更大的时候,这种差异将会更加明显,但是无疑,冒泡排序时间复杂度真的高,冒泡排序的最好,最差,平均时间复杂度都是相同的,都是O(n2)。

    疑问:在学习梳排序的时候,见有描述称其为不稳定的算法,不知为何不稳定,望高手能予指点,谢谢!!

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