#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
const int ITEMNUM = 100;
#define ElemType int
//冒泡排序
void Bubblesort(ElemType R[],int n,int &comp_num,int &move_num)
{
int i,j,flag=1; //当flag为0，则停止排序
ElemType temp;
for(i = 0;i < n-1;i++){ //i表示趟数，最多n-1趟
flag = 0;
for(j = 1;j < n-i;j++){ //表示每趟比较次数n-i-1
comp_num++;
if(R[j] < R[j-1]){ //发生逆序
temp = R[j];
R[j] = R[j-1];
R[j-1] = temp; //交换
move_num += 3;
flag = 1; //标记发生了交换
}
}
if(flag == 0) break;
}
}
//快速排序
void quicksort(ElemType R[],int left,int right,int &comp_num,int &move_num) //快速排序
{
int i = left,j = right;
ElemType temp = R[i];
while(i<j){
while((R[j]>temp)&&(i<j))
{
j--;
comp_num++;
}
comp_num++;
if(i < j){
R[i++] = R[j];
move_num++;
}
while((R[i] < temp)&&(i<j)){
i++;
comp_num++;
}
if(i<j){
R[j--] = R[i];
move_num++;
}
}
//一次划分得到基准值的正确位置
R[i] = temp;
move_num++;
if(left < i-1)
quicksort(R,left,i-1,comp_num,move_num); //递归调用左子区间
if(i+1 < right)
quicksort(R,i+1,right,comp_num,move_num); //递归调用右子区间
}
//归并排序
void merge(ElemType R[],ElemType A[],int s,int m,int t,int &comp_num,int &move_num)
//对两个子区间R[s]~R[m]和R[m+1]~R[t]合并，结果存入A中
{
int i,j,k;
i = s;j = m+1;k = s;
while((i<=m)&&(j<=t))
{
comp_num++;
if(R[i] <= R[j]){
A[k] = R[i];i++;k++;
move_num++;
}else{
A[k] = R[j];j++;k++;
move_num++;
}
}
while(i <= m){ //复制第一个区间中剩下的元素
A[k] = R[i];i++;k++;
move_num++;
}
while(j <= t){ //复制第二个区间中剩下的元素
A[k] = R[j];j++;k++;
move_num++;
}
}
//希尔排序
void ShellSort(ElemType R[],int n,int &comp_num,int &move_num)
{
int i,j,d,k;
ElemType temp;
d=n/2; //d取初值n/2
while (d>0)
{
comp_num++;
for (i=d;i<n;i++)
{
j=i-d;
while(j>=0&&R[j]>R[j+d])
{
temp=R[j];
R[j]=R[j+d];
R[j+d]=temp;
j=j-d;
move_num++;
}
}
printf(" d=%d: ",d);//输出每一趟排序的结果
for (k=0;k<n;k++)
{
printf("%3d",R[k]);
}
printf("\n");
d=d/2; //递减增量d
}
}
void mergepass(ElemType R[],ElemType A[],int n,int c,int &comp_num,int &move_num)
//对R数组做一趟归并，结果存入A数组中，n为元素个数，c为区间长度
{
int i,j;
i = 0;
while(i+2*c-1 <= n-1){ //长度均为c的两个区间合并成一个区间
merge(R,A,i,i+c-1,i+2*c-1,comp_num,move_num);
i += 2*c;
}
if(i+c-1 < n) //长度不等的两个区间合并成一个区间
merge(R,A,i,i+c-1,n-1,comp_num,move_num);
else{
for(j = i;j <= n-1;j++) //仅剩一个区间时，直接复制到A中
{
A[j] = R[j];
move_num++;
}
}
}
void mergesort(ElemType R[],int n,int &comp_num,int &move_num)
{
int c = 1;
ElemType A[ITEMNUM];
while(c < n){
mergepass(R,A,n,c,comp_num,move_num); //一次合并，结果存入A中
c*=2; //区间长度扩大一倍
mergepass(A,R,n,c,comp_num,move_num); //再次合并，结果存入R中
c*=2;
}
}
void print(ElemType R[],int n)
{
for(int i = 0;i <= n-1;i++){
if(i%10 == 0){
printf("\n");
}
printf("%6d",R[i]);
}
printf("\n");
}
void producerandom(ElemType T[ITEMNUM])
{
time_t t;
srand(time(&t)); //time()返回从某点开始到现在的秒数，返回值与t的值一样
for(int i=0;i <= ITEMNUM;i++)
T[i] =rand()%1000; //产生的随机数
print(T,ITEMNUM); //输出随机数
}
//折半查找
int BinSearch(ElemType R[],ElemType k)
{
int low = 0,high =ITEMNUM-1,mid;
while(low <= high){
mid =(low + high)/2;
if(R[mid] == k) //查找成功返回
return mid;
if(R[mid] > k) //继续在R[low..mid-1]中查找
high = mid-1;
else
low = mid+1; //继续在R[mid+1..high]中找
}
return -1;
}
void clear() //自动清屏
{
system("pause");
system("cls");
}
void showmenu()
{
printf("\n\n");
printf(" ------排序与查找------ \n");
printf("**********************************************\n");
printf("* 1------ 产生随机数 *\n");
printf("* 2------冒泡排序 *\n");
printf("* 3------快速排序 *\n");
printf("* 4------归并排序 *\n");
printf("* 5------希尔排序 *\n");
printf("* 6------查找 *\n");
printf("* *\n");
printf("* 0------退出 *\n");
printf("**********************************************\n");
printf("请选择菜单号(0--6):");
}
void Sort_Search()
{
ElemType R[ITEMNUM],T[ITEMNUM];
int comp_num,move_num; //比较和移动次数
int i;
char choice = 'N';
int randfl = 0; //随机数产生标志，0无，1有
int sorted = 0; //已排序标志
while(choice != '0'){
showmenu();
flushall();
scanf("%c",&choice);
switch(choice){
case '1':
printf("\n\t产生随机数.......\n");
producerandom(T);
randfl = 1; //随机数已产生
sorted = 0; //未排序
//clear();
break;
case '2':
if(randfl == 0){
printf("\n\t请产生随机数\n");
}else{
printf("\n\t冒泡排序\n");
comp_num = 0; move_num = 0;
for(i = 0;i < ITEMNUM;i++) R[i] = T[i];
Bubblesort(R,ITEMNUM,comp_num,move_num);
print(R,ITEMNUM);
printf("\t 数据比较次数：%d\t,数据移动次数：%d\t\n",comp_num,move_num);
sorted = 1; //已排序
}
//clear();
break;
case '3':
if(randfl == 0){
printf("\n\t 请先产生随机数\n");
}else{
printf("\n\t快速排序\n");
comp_num = 0;move_num = 0;
for(i = 0;i < ITEMNUM;i++) R[i] = T[i];
quicksort(R,0,ITEMNUM-1,comp_num,move_num);
print(R,ITEMNUM);
printf("\t数据比较次数为：%d\t,数据移动次数为：%d\n",comp_num,move_num);
sorted = 1;
}
//clear();
break;
case '4':
if(randfl == 0){
printf("\n\t请产生随机数\n");
}else{
printf("\n\t归并排序\n");
comp_num = 0;move_num = 0;
for(i = 0;i < ITEMNUM;i++) R[i] = T[i];
mergesort(R,ITEMNUM,comp_num,move_num);
print(R,ITEMNUM);
printf("\t数据比较次数为：%d\t,数据移动次数为：%d\n",comp_num,move_num);
sorted = 1;
}
//clear();
break;
case'5':
if(randfl == 0)
{
printf("\n\t请产生随机数\n");
}
else
{
printf("\n\t希尔排序\n");
comp_num = 0;move_num = 0;
for(i = 0;i < ITEMNUM;i++) R[i] = T[i];
mergesort(R,ITEMNUM,comp_num,move_num);
print(R,ITEMNUM);
printf("\t数据比较次数为：%d\t,数据移动次数为：%d\n",comp_num,move_num);
sorted=1;
}
break;
case '6':
if(sorted == 0){
printf("\n\t随机数还没排序呢！\n");
}else{
printf("\n\t折半查找\n");
printf("\n\t请输入要查找的元素：");
ElemType key;
int sit;
scanf("%d",&key);
sit = BinSearch(R,key);
if(sit != -1){
printf("\t\t找到该元素，它的位序是：%d\n",sit+1);
}else{
printf("\t\t查找失败\n");
}
}
//clear();
break;
case '0':
printf("\n\t程序结束！\n");
break;
default:
printf("\n\t输入错误，请重新输入！\n");
}
if(choice != '0'){
flushall();
//printf("\t\t 按回车键继续......\n");
clear();
scanf("%c",&choice);
}
}
}
int main()
{
Sort_Search();
return 0;
}