4549

Быстрые методы сортировки массивов

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Быстрые методы сортировки массивов. Цель работы: Освоить быстрые методы сортировки массивов Порядок выполнения работы: Разработать процедуры сортировки массива целых чисел методом Шелла, методом пирамидальной сортировки и методом Хоара (язык п...

Русский

2012-11-22

112.5 KB

128 чел.

Быстрые методы сортировки массивов.

Цель работы: Освоить быстрые методы сортировки массивов

Порядок выполнения работы:

  1.  Разработать процедуры сортировки массива целых чисел методом Шелла, методом пирамидальной сортировки и методом Хоара (язык программирования Паскаль или Си).
  2.  Правильность сортировки проверить путем подсчета контрольной суммы и числа серий в массиве.
  3.  Во время сортировки предусмотреть подсчет количества пересылок и сравнений (М и С), сравнить их с теоретическими оценками.
  4.  Составить таблицу следующего вида (данные получить экспериментально) для n= 100, 200, 300, 400, 500. (n – количество элементов в массиве)

  1.  Проанализировать полученные результаты. (Какой из методов самый быстрый? Самый медленный? Как сложность зависит от начальной отсортированности?)
  2.  Сравните трудоемкости методов быстрой сортировки и трудоемкости методов с квадратичной трудоемкости (использовать результаты лабораторной работы 1)

В данном задании были использованы следующие методы:

Метод Шелла

На базе метода прямого включения разработан алгоритм, обеспечивающий значительную производительность сортировки. При сортировке уже упорядоченного массива трудоемкость имеет линейный порядок. Поэтому имеет смысл попытаться предварительно несколько улучшить порядок элементов в массиве, а затем отсортировать массив методом прямого включения.

Пирамидальная сортировка

Пирамидальная сортировка производится в два этапа. Сначала строится пирамида из элементов массива. По свойству (3) правая часть массива является (n/2+1, n)-пирамидой. Будем добавлять по одному элементу слева, расширяя пирамиду, пока в неё не войдут все элементы массива. Тогда по свойству (2) первый элемент последовательности – минимальный.

Метод Хоара

Метод Хоара или метод быстрой сортировки заключается в следующем: возьмём произвольный элемент массива х. Просматривая массив слева, найдём элемент ai ≥x. Просматривая массив справа, найдём aj ≤x. Поменяем местами ai и aJ . Будем продолжать процесс просмотра и обмена, до тех пор пока i не станет больше j. Тогда массив можно разбить на две части: в левой части все элементы не больше х, в правой части массива не меньше х. Затем к каждой части массива применяется тот же алгоритм.

Результат выполнения программы:

При сортировке методом шелла:

При n = 100, Mmin=2*(100-1)=198, Mmax=(1002-100)/2+2*100-2=5148, Cmin=99, Cmax=(3*(1002-100))/2=14580, Cср = 1002=10000;

При n = 200, Mmin=2*(200-1)=398, Mmax=(2002-200)/2+2*200-2=20298, Cmin=199, Cmax=(3*(2002-200))/2=59700, Cср = 2002=40000;

При n = 300, Mmin=2*(300-1)=598, Mmax=(3002-300)/2+2*300-2=45448, Cmin=299, Cmax=(3*(3002-300))/2=134550, Cср = 3002=90000;

При n = 400, Mmin=2*(400-1)=798, Mmax=(4002-400)/2+2*400-2=80598 Cmin=399, Cmax=(3*(4002-400))/2=239400, Cср = 4002=40000;

При n = 500,  Mmin=2*(500-1)=998, Mmax=(5002-500)/2-2*500-2=125748,  Cmin=499,  Cmax = 3*(5002-500)/2=125748, Cср = 5002=250000;

При сортировке методом пирамиды:

При n = 100, C = 100 log(100) = 664 , M=100 log(100) = 664;

При n = 200, C = 200 log(200) = 1528 , M=200 log(200) = 1528;

При n = 300, C = 300 log(300) = 2468 , M=300 log(300) = 2468;

При n = 400, C = 400 log(400) = 3457 , M=400 log(400) = 3457;

При n = 500, C = 500 log(500) = 4482 , M=500 log(500) = 4482;

При методе Шейкерной сортировки:

При n = 100, C = 100 log(100) = 664 , M=100 log(100) = 664;

При n = 200, C = 200 log(200) = 1528 , M=200 log(200) = 1528;

При n = 300, C = 300 log(300) = 2468 , M=300 log(300) = 2468;

При n = 400, C = 400 log(400) = 3457 , M=400 log(400) = 3457;

При n = 500, C = 500 log(500) = 4482 , M=500 log(500) = 4482;

n=100

Метод

М для упор

С для упор

М для случ.

С для случ..

Шелла

0

503

593

1095

Пирамиды

738

1576

683

1466

Хоара

0

810

159

1028

n=200

Метод

М для упор

С для упор

М для случ.

С для случ..

Шелла

0

1203

1891

3092

Пирамиды

1684

3568

1568

3336

Хоара

0

1889

349

2707

n=300

Метод

М для упор

С для упор

М для случ.

С для случ..

Шелла

0

2104

600

3486

Пирамиды

2700

5700

2513

5326

Хоара

0

2816

3392

5495

n=400

Метод

М для упор

С для упор

М для случ.

С для случ..

Шелла

0 

2803

8245

11044

Пирамиды

3780

7960

3498

7396

Хоара

0

15394

841

11653

n=500

Метод

М для упор

С для упор

М для случ.

С для случ..

Шелла

0

3506

1074

14576

Пирамиды

4844

10188

4579

9658

Хоара

0

19474

1119

12168

5. Самый быстрый метод – быстрая сортировка. При начальной отсортированности по возрастанию в быстрой сортировке и сортировке Шелла наблюдается отсутствие обменов элементов массива, что вполне очевидно. В пирамидальной сортировке обмены происходят из-за структуры пирамиды, при построении.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14754. УВЕЛИЧЕНИЕ И УМЕНЬШЕНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ 469.1 KB
  Лабораторная лабота №2 увеличение и уменьшение графических изображений Цель работы: Изучить методы увеличения и уменьшения цифровых изображений и применить полученные знания на практике. Задание: написать программу способную производить увеличение исходного и...
14755. ФИЛЬТРАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ 716.04 KB
  Лабораторная лабота №3 фильтрация изображения от импульсных помех Цель работы: фильтрация изображения от импульсных помех. Задание: Составить программу выполняющую фильтрацию изображения от импульсных помех методами функции рассеяния точки H1 H4 Код про...
14756. Написать программу, реализующую просмотр графического файла (формат BMP) 255.5 KB
  Цель работы: Написать программу реализующую просмотр графического файла формат BMP. Программа должна: загружать и выводить на экран произвольный файл с использованием файловых функций; читать все файлы с цветовой палитрой до 256 цветов black/whitegrey16256; выводи
14757. МАСШТАБИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ 683.18 KB
  Лабораторная лабота №2 Масштабирование изображений Цель: произвести уменьшение и увеличение изображения методами ближайшего соседа и билинейной интерполяцией. Текст программы: using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; ...
14758. Мова, функції мови 3.37 MB
  Комунікативна функція. Цей найбільш універсальний засіб спілкування не здатні замінити всі інші — найсучасніші й найдосконаліші — навіть разом узяті. Мова, якою не спілкуються, стає мертвою і в історії людських мов дуже мало прикладів повернення мов до життя; народ, який втрачає свою мову, поступово зникає.
14759. Фильтрация изображений от импульсных помех 1.41 MB
  Цель работы: фильтрация изображения от импульсных помех. Задание: Составить программу выполняющую фильтрацию изображения от импульсных помех. Необходимые характеристики: изображение хранится во внешнем файле; программно в изображение вносятся помехи то...
14760. Определение ортогональной матрицы 137.5 KB
  Рабочая программа представляет оператору преобразование по методу Гаусса — Жордана заданной матрицы в обратную матрицу. Транспонирование расчетной матрицы. Умножение транспонированной матрицы на обратную матрицу и сравнивание результата с единичной матрицей с целью проверки верности нахождения обратной матрицы.
14761. Увеличение и уменьшение цифровых изображений 263.36 KB
  Цель работы: Изучить методы увеличения и уменьшения цифровых изображений и применить полученные знания на практике. Задание для второго варианта: написать программу способную производить увеличение/уменьшение исходного изображения в нецелое число раз методом билин...
14762. Ахмет Жұбанов 80.5 KB
  Ахмет Жұбанов Ахмет Қуанұлы Жұбанов 1906-1968 қазақ музыкасын зерттеуші көрнекті ғалым әйгілі композитор дирижер. Қазақстанның халық артисі 1944 өнертану ғылымының докторы 1943 профессор 1948 академик. Ол Ақтөбе облысы Темір ауданында 1906 жылы 29 сәуірде өмірге келген...