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八大排序所花時間測驗序列(線性復雜度居然干不過log復雜度?)(采用的C++,結構體排序)

2021-04-02 09:10:02 軟體設計

首先是測驗前準備

整體思路:生成1000個隨機的字串,如果字串相同長度,就按字典序從小到大,否則,按照字串長度從小到大排序,對于每一種方法,都用clock()函式記錄總體時間,最后進行匯總

首先是代碼準備:

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<time.h>
#include<algorithm>
#include<map>
#include "排序方法大全.h"
using namespace std;
const int MAXN = 1000;
const int MAXW = 100;
//隨機給一組串長1-100的隨機小寫字母字串,先按照串長排序,如果串長相同,則按照字典序排序
#pragma once

bool cmp(String s1, String s2);

void buddle_sort(vector<String> s);

void select_sort(vector<String> s);

void insert_sort(vector<String> s);

void insert_sort(vector<String>& s, int start, int space);

void Shell_sort(vector<String> s);

void quick_sort(vector<String>& s, int start, int end, String key);

void quick(vector<String> s);

void merge(vector<String>& s, int s1, int len1, int s2, int len2);

void merge_sort(vector<String>& s, int start, int end);

void merge_sort(vector<String> s);

void heap_sort(vector<String>& s);

void bucket_sort(vector<String>& s);

void divide_bucket(vector<String> s);

int main()
{
	//亂數種子替換
	srand(time(0));
	vector<String> s(MAXN);
	//測驗冒泡排序
	buddle_sort(s);
	//測驗選擇排序
	select_sort(s);
	//測驗插入排序
	insert_sort(s);
	//測驗希爾排序(分治法)
	Shell_sort(s);
	//測驗快速排序(遞回,二分)
	quick(s);
	//測驗歸并排序
	merge_sort(s);
	//測驗堆排序
	heap_sort(s);
	//測驗桶排序
	divide_bucket(s);
	//測驗STL:sort
	Sort(s);
	system("pause");

}

構造String類,它是由string字串和一個int計算長度的構成,
String建構式里面隨機賦予了長度在1-100的隨機字符的字串給str
再重構3個運算子 > < ==

struct String
{
	int length;
	string str;
	//冒泡排序
	String()
	{

		length = rand() % 100 + 1;
		for (int i = 0; i <= length - 1; i++)
		{
			char c = rand() % 26 + 'a';
			char s[2] = { rand() % 26 + 'a' };
			str.append(s);
		}
	}
	String(int x)
	{
		length = 0;
		str = "\0";
	}
	bool operator>(String str)
	{
		return (this->length == str.length) ? (this->str > str.str) : (this->length > str.length);
	}
	bool operator<(String str)
	{
		return !((this->length == str.length) ? (this->str > str.str) : (this->length > str.length));
	}
	bool operator==(String str)
	{
		return ((this->length == str.length) && (this->str == str.str));
	}

};

1.冒泡排序

void buddle_sort(vector<String>s)
{
	int len = s.size();
	String temp(1);
	time_t time1 = clock();
	bool isswap = 0;
	for (int i = 0; i < len - 1; i++)
	{
		//每次排好序以后,最大的項肯定是在最右邊,所以j只需要遍歷到len-i-1就可以
		isswap = 0;
		for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++)
		{
			//先按照長度排序
			if (s[j].length > s[j + 1].length)
			{
				isswap = 1;
				temp = s[j + 1];
				s[j + 1] = s[j];
				s[j] = temp;
			}
			//再按照字典序排序
			else if (s[j].length == s[j + 1].length)
			{
				if (s[j].str > s[j + 1].str)
				{
					isswap = 1;
					temp = s[j + 1];
					s[j + 1] = s[j];
					s[j] = temp;
				}
			}
		}
		if (!isswap)//全部都排好了沒有交換
			break;
	}
	time_t time2 = clock();
	cout << "冒泡排序的時間為" << time2 - time1 << "ms" << endl;
}

2.選擇排序

void select_sort(vector<String>s)
{
	int len = s.size();
	time_t time1 = clock();
	String temp;
	for (int i = 0; i <= len - 1; i++)
	{
		//暫定最小值是第i個元素
		String min = s[i];
		for (int j = i; j <= len - 1; j++)
		{
			if (min.length > s[j].length)
			{
				temp = min;
				min = s[j];
				s[j] = temp;
			}
			else if (min.length == s[j].length)
			{
				if (min.str > s[j].str)
				{
					temp = min;
					min = s[j];
					s[j] = temp;
				}
			}
		}
		s[i] = min;//從i以后選出一個最小的,放到i位置上
	}
	time_t time2 = clock();
	cout << "選擇排序的時間為" << time2 - time1 << "ms" << endl;
}

3 插入排序

void insert_sort(vector<String>s)
{
	int len = s.size();
	time_t time1 = clock();
	int j;
	for (int i = 1; i <= len - 1; i++)
	{
		String temp = s[i];//空出第i個位置
		for (j = i - 1; (s[j].length == temp.length) ? (s[j].str > temp.str) : (s[j].length > temp.length) && j - 1 >= 0; j--)//往左邊找,直到找到一個元素它小于或者等于該元素
		{
			s[j + 1] = s[j];
			if (j - 1 < 0)
				break;
		}
		//停下的位置的后一個是插入的位置,當前的j位置有一個元素
		s[j + 1] = temp;
	}
	time_t time2 = clock();
	cout << "插入排序的時間為" << time2 - time1 << "ms" << endl;//時間主要節省在不用交換元素上
}

4.希爾排序

這里重構了插入排序,以傳入步長和起始位置

//插入排序重構,start代表分組的位置,space代表步長(間距)
void insert_sort(vector<String>& s, int start, int space)
{
	int len = s.size();

	for (int i = start + space; i <= len - 1; i += space)
	{
		String temp = s[i];
		int j = i - space;

		for (j = i - space; (s[j].length == temp.length) ? (s[j].str > temp.str) : (s[j].length > temp.length); j -= space)
		{
			s[j + space] = s[j];
			if (j - space < 0)
				break;
		}
		s[j + space] = temp;


	}
}
void Shell_sort(vector<String>s)
{
	int len = s.size();
	int space = len / 2;
	//分組,最開始的分組為陣列長度的一半,每次
	time_t time1 = clock();
	for (; space >= 1; space /= 2)
	{
		//一共有space組,每一組的起始編號為i
		for (int i = 0; i <= space - 1; i++)
		{
			insert_sort(s, i, space);//將分好的組進行插入排序
		}
	}
	time_t time2 = clock();
	cout << "希爾排序的時間為" << time2 - time1 << "ms" << endl;
}

5.快速排序

因為有遞回,所以選擇了quick函式作為介面,方便計算時間(這里兩個-2代表第一次初始化,但其實可以在quick函式里面初始化的,不想改了o(╥﹏╥)o)

void quick_sort(vector<String>& s, int start = -2, int end = -2, String key = 0)
{

	start = (start == -2) ? (0) : (start);
	end = (end == -2) ? (s.size() - 1) : (end);
	int start0 = start, end0 = end;
	if (start >= end)
	{
		return;
	}
	key = s[start];
	while (start < end)
	{
		while (start < end && (s[end].length == key.length) ? (s[end].str > key.str) : (s[end].length > key.length))//end邏輯上要比key大
			end--;
		s[start] = s[end];
		while (start < end && ((s[start].length == key.length) ? (s[start].str <= key.str) : (s[start].length <= key.length)))//start邏輯上要比key小
			start++;
		s[end] = s[start];
	}
	s[start] = key;
	quick_sort(s, start0, start - 1);
	quick_sort(s, start + 1, end0);
}
void quick(vector<String>s)
{
	time_t time1 = clock();
	quick_sort(s);
	time_t time2 = clock();
	cout << "快速排序的時間為" << time2 - time1 << "ms" << endl;
}

6.歸并排序(真的好難)

首先定義了一個介面(因為要用到遞回嘛),然后在merge_sort函式里面先分割陣列,最后在歸并,歸并卸載了merge里面了,總體思路就這樣吧

void merge(vector<String>& s, int s1, int len1, int s2, int len2)
{
	//分割陣列
	int mid1 = s1 + len1 / 2;
	int mid2 = s2 + len2 / 2;
	int i1 = s1, i2 = s2, i = s1;
	int flag1 = 1, flag2 = 1;
	vector<String>temp;
	for (; i <= s1 + len1 + len2 - 1; i++)
	{

		//如果左邊那個有序陣列的第i1個小于等于右邊有序陣列的第i2個
		if ((((s[i1].length == s[i2].length) ? (s[i1].str <= s[i2].str) : (s[i1].length <= s[i2].length)) && flag1) || (flag2 == 0 && flag1 != 0))
		{
			//歸并i1
			temp.push_back(s[i1]);
			if (i1 + 1 <= s1 + len1 - 1)	i1++;
			else { flag1 = 0; }
		}
		else if ((((s[i1].length == s[i2].length) ? (s[i1].str > s[i2].str) : (s[i1].length > s[i2].length)) && flag2) || (flag1 == 0 && flag2))
		{
			//歸并i2
			temp.push_back(s[i2]);
			if (i2 + 1 <= s2 + len2 - 1)	i2++;
			else { flag2 = 0; }
		}
	}
	for (i = s1; i <= s1 + len1 + len2 - 1; i++)
		s[i] = temp[i - s1];

}
void merge_sort(vector<String>& s, int start, int end)
{
	int len = s.size();
	start = (start == -2) ? (0) : (start);
	end = (end == -2) ? (s.size() - 1) : (end);
	if (start < end)
	{
		int mid = (start + end) / 2;
		merge_sort(s, start, mid);
		merge_sort(s, mid + 1, end);

		merge(s, start, (mid - start + 1), mid + 1, (end - mid));

	}
	else
	{
		return;
	}
}
void merge_sort(vector<String>s)
{
	time_t time1 = clock();
	merge_sort(s, -2, -2);
	time_t time2 = clock();
	cout << "歸并排序的時間為" << time2 - time1 << "ms" << endl;
}

7.堆排序

首先定義了一個最小堆Heap類,實作最小堆的構造和取最頂點

struct Heap
{
	//將vector陣列建立成最小堆
	Heap(vector<String>& s)
	{
		int len = s.size();
		for (int i = 0; i <= len - 1; i++)
		{
			data[size + 1] = s[i];
			int index = ++size;
			for (; index > 1; index /= 2)
			{
				if ((data[index / 2].length == data[index].length) ? (data[index / 2].str > data[index].str) : (data[index / 2].length > data[index].length))
				{
					String temp = data[index / 2];
					data[index / 2] = data[index];
					data[index] = temp;
				}
			}
		}
	}
	String pop()
	{
		if (size)
		{
			String return_x = data[1];
			data[1] = data[size--];
			int index = 1;
			for (; index * 2 <= size;)
			{
				if (index * 2 == size)//只有左兒子
				{
					if (data[index] > data[index * 2])
					{
						swap(data[index], data[index * 2]);
						index = index * 2;
						break;
					}
					else
					{
						break;
					}
				}
				else if (data[index] > data[index * 2] || data[index] > data[index * 2 + 1])
				{
					if (data[index * 2] > data[index * 2 + 1])
					{
						swap(data[index], data[index * 2 + 1]);
						index = index * 2 + 1;
					}
					else
					{
						swap(data[index], data[index * 2]);
						index = index * 2;
					}
				}
				else
					break;
			}
			return return_x;
		}
		else
		{
			return 0;
		}
	}
	String data[MAXN + 1] = { 0 };
	int size = 0;

};

然后借助Heap類進行堆排序

void heap_sort(vector<String>& s)
{
	time_t time1 = clock();
	Heap* heap = new Heap(s);
	for (int i = 0; i <= heap->size - 1; i++)
	{
		s[i] = heap->pop();
	}
	time_t time2 = clock();
	cout << "堆排序的時間為" << time2 - time1 << "ms" << endl;
}

8.桶排序

設定字串長length為一個桶,每+1為一個桶,用vector動態陣列存盤節省空間

void bucket_sort(vector<String>& s)
{
	if (s.size())
		quick_sort(s);
}
void divide_bucket(vector<String>s)
{
	time_t time1 = clock();
	int len = s.size();
	vector<vector<String> > bucket(s.size() + 1);
	for (int i = 0; i <= len - 1; i++)
	{
		//把s[i]放入指定的桶里面
		bucket[s[i].length].push_back(s[i]);
	}
	for (int i = 0; i <= len - 1; i++)
	{
		bucket_sort(bucket[i]);
	}
	int i = 1;
	s.clear();
	for (int i = 1; i <= len; i++)
	{
		for (int j = 0; j <= (int)bucket[i].size() - 1; j++)
		{
			s.push_back(bucket[i][j]);
		}
	}
	time_t time2 = clock();
	cout << "桶排序的時間為" << time2 - time1 << "ms" << endl;
}

附:最后是stl里面的sort(這里采用的是降序)

bool cmp(String s1, String s2)
{
	if ((s1.length == s2.length) ? (s1.str > s2.str) : (s1.length > s2.length))
	{
		return 1;//該交換了
	}
	else
	{
		return 0;//不交換
	}
}
void Sort(vector<String>s)
{
	time_t time1 = clock();
	sort(s.begin(), s.end(), cmp);
	time_t time2 = clock();
	cout << "STL: sort時間為:" << time2 - time1 <<"ms"<< endl;
}

最終結果如下:
在這里插入圖片描述
可能略微有不準確的地方,因為其中運用的運算子和函式呼叫不完全相同

僅供參考~~

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/271412.html

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    他們集團的資訊化公司及研究院在一個礦區正在做智能礦山的統一平臺的 試點,專案投資大概1億,包括了礦山的各方面的內容,顯示得我們這次交流有點多余。他們2年前開始做智能礦山的規劃,有很多煤礦行業專家的加持,他們的描述是非常完美,但是去年底應該上線的平臺,現在還沒有看到影子。他們確實有很多場景需求,但是被... ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:19:07 more
  • 《社區人員管理》實戰案例設計&個人案例分享

    設計是一個讓人夢想成真程序,開始編碼、測驗、除錯之前進行需求分析和架構設計,才能保證關鍵方面都做正確 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:57 more
  • 軟體架構生態化-多角色交付的探索實踐

    作為一個技術架構師,不僅僅要緊跟行業技術趨勢,還要結合研發團隊現狀及痛點,探索新的交付方案。在日常中,你是否遇到如下問題 “ 業務需求排期長研發是瓶頸;非研發角色感受不到研發技改提效的變化;引入ISV 團隊又擔心質量和安全,培訓周期長“等等,基于此我們探索了一種新的技術體系及交付方案來解決如上問題。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:49 more
  • 05單件模式

    #經典的單件模式 public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; //一個靜態變數持有Singleton類的唯一實體。 // 其他有用的實體變數寫在這里 //構造器宣告為私有,只有Singleton可以實體化這個類! ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:51 more
  • 【架構與設計】常見微服務分層架構的區別和落地實踐

    軟體工程的方方面面都遵循一個最基本的道理:沒有銀彈,架構分層模型更是如此,每一種都有各自優缺點,所以請根據不同的業務場景,并遵循簡單、可演進這兩個重要的架構原則選擇合適的架構分層模型即可。 ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:41 more