43434

Исследование методов сортировки расстановкой и с поиском минимума

Курсовая

Информатика, кибернетика и программирование

Принцип сортировки заключается в том, что алгоритм основывается на сравнении и смене мест для пары соседних элементов и продолжении этого процесса до тех пор, пока не будут упорядочены все элементы. То есть повторяются проходы по массиву и каждый раз наименьший элемент оставшейся последовательности сдвигается к левому краю массива.

Русский

2013-11-05

338.5 KB

4 чел.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автоматизации и информационных технологий

Кафедра информационных технологий

СОРТИРОВКА МАСИВОВ

Пояснительная записка

(ИТ - 220301.013 ПЗ)


Руководитель:  

___________  Кузьмин Д.Н.
(подпись)
_________________2008г
(оценка, дата)

Разработал:
студент группы 22-1
___________  Зубов А.В.
(подпись)
_________________2008г

(дата)

Красноярск, 2008


Задание на курсовую работу

Требуется выполнить 2 метода сортировки одномерного случайного массива. Для каждого метода предусмотреть подсчет количества операций сравнения элементов массива, потребовавшихся для его сортировки. Провести серию машинных экспериментов по определению зависимости числа операций сравнения от длины сортируемого массива. Построить графики. Сравнить между собой  методы.

Метод сортировки:

  1.  Расстановкой.
  2.  С поиском минимума.


Реферат

Целью данной курсовой работы является исследование методов сортировки расстановкой и с поиском минимума. Сравнить их эффективность между собой. Сделать выводы.

Курсовая работа содержит 2 программы на языке C/C++ и пояснительную записку из 16 страниц текста, 2 графиков, 4 рисунков.


Содержание

[0.1] Реферат

[0.2]
Содержание

[1]
Введение

[2]
Сортировка расстановкой

[3] Сортировка с поиском минимума

[4] Заключение

[5]
Библиографический список

[6]
Приложение


Введение

Сортировка это одна из важных процедур обработки данных. Сортировка необходима, например, для представления человеку массива данных в форме удобной для анализа. Также важно учесть, что в отсортированном массиве повышается эффективность обработки данных, ускоряется поиск. Поставщики компьютеров утверждают, что в среднем более 25% времени общего использования машин тратится на сортировку, а у многих пользователей более 50%. Поэтому важно не только изучить постановку задачи сортировки, ознакомиться с алгоритмами, но и исследовать их справедливость. Критериями оценки различных методов сортировки могут быть: количество сравнений, время сортировки, сложность алгоритмов.

Простейшая задача сортировки заключается в упорядочении элементов массива по возрастанию или убыванию. Другой задачей является упорядочение элементов массива в соответствии с некоторым критерием. Обычно в качестве такого критерия выступают значения определенной функции, аргументами которой выступают элементы массива. В работе приводится постановка задачи сортировки и поиска данных, описание алгоритмов, описание программы и правила ее использования, а также прилагается текст программы, решающей поставленную задачу.


Сортировка расстановкой

Сортировка расстановкой наиболее простой способ сортировки. Существует несколько алгоритмов сортировки отличающихся друг от друга позволяющих уменьшить количество сравнений.

Принцип сортировки заключается в том, что алгоритм основывается на сравнении и смене мест для пары соседних элементов и продолжении этого процесса до тех пор, пока не будут упорядочены все элементы. То есть повторяются проходы по массиву и каждый раз наименьший элемент оставшейся последовательности сдвигается к левому краю массива.

#include<stdio.h>

#include<conio.h>

#include<time.h>

#include<stdlib.h>

typedef int array_type;

#define HB 1000

long locate(int *a,long n)

{

    long i,j,                           // счетчики для цикла 

        c,c2,                            // переменные для промежуточного хранения

        k=0;                            // количество операций сравнения

     for(i=0;i<n-1;i++)

  {

         c2=i;

           for(j=i+1;j<n;j++)

         {

                k++;

                if (a[c2]>a[j]) c2=j;

          }

          c=a[i];

          a[i]=a[c2];

          a[c2]=c;

   }

 return k;

}

void main()

{struct  time tstart,tend;          // Объявление процедуры подсчета времени

int mas[HB];                                                     

int i;

clrscr();

randomize();

for (i=0;i<HB;i++)

 {

 mas[i]=random(20);          // Задание массива случайными числами

 }

gettime(&tstart);

gettime(&tend);

if (tstart.ti_hund>tend.ti_hund)

{

tend.ti_hund=tend.ti_hund+100;

tend.ti_sec=tend.ti_sec-1;

}

tstart.ti_hund=tend.ti_hund-tstart.ti_hund;

if (tstart.ti_sec>tend.ti_sec)

{

tend.ti_sec=tend.ti_sec+100;

tend.ti_min=tend.ti_min-1;

}

tstart.ti_sec=tend.ti_sec-tstart.ti_sec;

tstart.ti_min=tend.ti_min-tstart.ti_min;

printf("%02d:%02d.%02d\n",tstart.ti_min,tstart.ti_sec,tstart.ti_hund);

printf("sravneniya %ld\n",kol);   // Вывод на экран количества сравнений,

printf("perestanovki %ld",k);      // времени и количества перестановок

getch();

}

В программе используются переменные:

mas[HB] – сортируемый массив произвольных целых чисел типа int.

k – количество перестановок, тип long.

i – счетчик элементов массива, тип int.

tmp – промежуточная переменная для записи элементов массива, тип int.

Сортировка с поиском минимума

Идея метода заключается в том, что находится минимальный элемент массива и меняется местами с последним элементом (с номером N). Затем, минимум ищется среди элементов с первого до предпоследнего и ставится на N-1 место, и так далее. Необходимо найти N-1 минимум.

Исходный массив А длинной N разбивается на две части: итог и остаток. Участок массива, называется итогом, располагается с начала массива и должен быть упорядоченным, а участок массива, называемый остатком, располагается вплотную за итогом и содержит числа не сортированной части исходного массива. i—последний элемент итога.

#include <conio.h>

#include <dos.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

long sortmin(int *a,long n)

{

long i,j,k=0,min;

int tmp;

for(j=0;j<n-1;j++)

{

min=j;

for(i=j;i<n;i++)

 {

 k++;

 if (a[i]<a[min]) min=i;

 }

tmp=a[j];

a[j]=a[min];

a[min]=tmp;

}

return k;

}

void textline(int n)

{

int i;

for(i=0;i<n;i++) cprintf("Ы");

printf("\n");

}

main()

{

int a[15000],b[15000];

long i,n,k1,time1,time2;

struct time t;

textmode(64);

textcolor(15);

textbackground(0);

clrscr();

randomize();

n=15;

textcolor(11);

cprintf("Исходный массив:\n\r");

for(i=0;i<n;i++)

{

a[i]=random(199)-99;

cprintf("%4d",a[i]);

}

sortmin(a,n);

textcolor(14);

cprintf("\n\n\rОтсортированный массив:\n\r");

for(i=0;i<n;i++)

cprintf("%4d",a[i]);

textcolor(10);

cprintf("\n\n\rНажмите “пробел” для продолжения.");

while (getch()!=32);

textcolor(15);

clrscr();

textcolor(13);

cprintf("Количество элементов массива \n\r");

textcolor(10);

cprintf("Количество операций сравнения в методе сортировки с поиском минимума \n\r");

textcolor(14);

cprintf("Время работы сортировки с поиском минимума\n\r");

printf("\n");

for(n=1500;n<12001;n+=1500)

{

for(i=0;i<n;i++)

 {

 a[i]=random(199)-99;

 b[i]=a[i];

 }

gettime(&t);

time1=t.ti_hour*100*60*60+t.ti_min*100*60+t.ti_sec*100+t.ti_hund;

k1=sortmin(a,n);

gettime(&t);

time2=t.ti_hour*100*60*60+t.ti_min*100*60+t.ti_sec*100+t.ti_hund;

for(i=0;i<n;i++)

 a[i]=b[i];

textcolor(13);

cprintf("%10ld ",n);

textline(n/200);

textcolor(10);

cprintf("%10ld ",k1);

textline(k1/1100000);

textcolor(14);

cprintf("%10.2f ",(time2-time1)/100.0);

textline((time2-time1)/2);

}

textcolor(9);

cprintf("\n\          Нажмите любую клавишу для выхода из программы");

getch();

}

Пример выполнения программы можно привести на сортировки массива из 3000 элементов заданных случайными числами.

Время сортировки 0.06 секунды.

Количество сравнений 4501499.

  

 

Заключение

Данные курсовой работы позволяют сравнить между собой сортировку расстановкой и сортировку с поиском минимума.

Сортировка расстановкой более проста в написании, чем сортировка с поиском минимума по времени сортировки, особенно это различие, заметно при сортировки массивов с количеством элементов более 3000. А вот по количеству операций сравнения эти два метода идут практически вместе на незначительном отличии, разница начинает чувствоваться только при количестве элементов в массиве более 4500, метод с поиском минимума проводит немного больше операций сравнения.


Библиографический список

  1.  Культин Н. C/C++ в задачах и примерах [Текст] / Н. Культин. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005.-288с.
  2.  Баринова Т.Н., Зубарева Н.М., Трапезников С.В. Информатика: Часть 1. Создание текстовых документов. Обработка данных средствами электронных таблиц [Текст] / Т.Н. Баринова, Н.М. Зубарева, С.В. Трапезников. – Красноярск: СибГТУ, 2003.-90 с.
  3.  Иванилова Т.Н. Информатика. Операционные системы и оболочки. [Текст] / Т.Н. Иванилова. – Красноярск: СибГТУ, 2003.-66 с.


Приложение

Диаграмма 2. Зависимость операций сравнения от количества элементов массива. Сплошной линией показан метод вставки, прерывистой метод расстановкой. Количество операций сравнения в тысячах на оси ординат, количество элементов массива на оси абсцисс.

Диаграмма 1. Зависимость операций сравнения от количества элементов массива. Сплошной линией показан метод вставки, прерывистой метод с поиском минимума. Количество операций сравнения в тысячах на оси ординат, количество элементов массива на оси абсцисс.

Рисунок 1. Блок-схема процедуры сортировки вставкой.

Рисунок 2. Блок-схема процедуры сортировки вставкой.


Рисунок 2.Блок-схема процедуры сортировки с поиском минимума.

ИТ.220301.013.ПЗ

Н.конт.

Пров.

Разраб.

Кузьмин Д.Н.

Зубов А.В.

№ докум.

Подп.

Дата

Лит.

3

Лист

16

Листов

СибГТУ гр.22-1

Изм.

Лист

Пояснительная записка

ИТ.220301.013.ПЗ

№ докум.

Подп.

Дата

4

Лист

Изм.

Лист

Лист

Изм.

Лист

9

ата

Подп.

№ докум.

ИТ.220301.013.ПЗ

ИТ.220301.042.ПЗ

ИТ.220301.013.ПЗ

№ докум.

Подп.

Дата

5

Лист

Изм.

Лист

ИТ.220301.013.ПЗ

№ докум.

Подп.

Дата

10

Лист

Изм.

Лист

    A[I]=A[C2]

       A[C2]=C

          I=I+1

+

-

-

-

+

+

        K=K+1

            J<N

C2=I,   J=I+1

           I<N

    K=0,    I=0

   A[C2]>A[J]

          J=J+1

ИТ.220301.013.ПЗ

№ докум.

Подп.

Дата

11

Лист

Изм.

Лист

Лист

Изм.

Лист

6

Лист

Изм.

Лист

7

Дата

Подп.

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

8

Дата

Подп.

№ докум.

ИТ.220301.013.ПЗ

ИТ.654700.013.ПЗ

ИТ.220301.013.ПЗ

ИТ.220301.013.ПЗ

№ докум.

          C2=J

начало

конец

       C=A[I]

Дата

Подп.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14566. КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО АНАЛОГОВОЙ СХЕМОТЕХНИКЕ 1.09 MB
  КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО АНАЛОГОВОЙ СХЕМОТЕХНИКЕ. Цель практикума Целью лабораторного практикума является приобретение навыков создания и анализа электронных схем на экране персонального компьютера с помощью пакета ASIMEC. Этот пакет содержит необходимые инст...
14567. Первый проект на AVR 96.5 KB
  Лабораторная работа №1 Первый проект на AVR Цель работы: написать для микроконтроллера программу мигания светодиодом на языке программирования С согласно варианта. В каждом языке программирования есть такое понятие Hello World. Это первая программа дающая общие понят...
14568. Операторы управления программой в Java 194.5 KB
  Лабораторная работа Java3 Тема: Операторы управления программой в Java. Цель изучить основные операторы Javaпрограмм. Операторы Как вы знаете любой алгоритм предназначенный для выполнения на компьютере можно разработать используя только линейные вычисления р
14569. Введение в OpenGL. Рисование простейших геометрических объектов. Работа с OpenGL при помощи GLUT 78.5 KB
  Лабораторная Работа № 1 Введение в OpenGL. Рисование простейших геометрических объектов. Работа с OpenGL при помощи GLUT. 1. Что такое GLUT OpenGL является мультиплатформенной библиотекой т.е. программы написанные с помощью OpenGL можно легко переносить на различные операц...
14570. Примитивы OpenGl 90 KB
  Лабораторная работа №2 Примитивы OpenGl Точки линии треугольники четырехугольники многоугольники простые объекты из которых состоят любые сложные фигуры. В предыдущей главе мы рисовали сферу конус и тор. OpenGL непосредственно не поддерживает функций для с...
14571. Используя принципы ООП реализовать программу для вычисления площади фигур 16.74 KB
  Отчет по лабораторной работе №2 по дисциплине: Объектноориентированное программирование Постановка задачи Используя принципы ООП реализовать программу для вычисления площади следующих фигур: Эллипс Прямоугольник Треугольник. В программе необх
14572. Ввод и взаимодействие с пользователем и анимация Взаимодействие с пользователем в OpenGL 50.5 KB
  Лабораторная работа №3 Ввод и взаимодействие с пользователем и анимация Взаимодействие с пользователем в OpenGL Функции библиотеки GLUT реализуют так называемый событийноуправляемый механизм. Это означает что есть некоторый внутренний цикл который запускается
14573. Модель разноцветного куба. Способы получения плоских проекций трехмерных объектов. Задание положения и ориентации камеры 81.5 KB
  Лабораторная работа №4 Модель разноцветного куба. Способы получения плоских проекций трехмерных объектов. Задание положения и ориентации камеры. 1.Рисование трехмерного куба. Куб следует рассматривать как шесть многоугольников которые определяют его грани. Мас
14574. Работа с изображением. Наложение текстуры 67 KB
  Лабораторная работа №5 Работа с изображением. Наложение текстуры. 1.Работа с изображением Существует множество графических форматов bmp pcx gif jpeg и прочие. OpenGL напрямую не поддерживает не один из них. В OpenGL нет функций чтения/записи графических файлов. Но подде