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演算法分析與設計實驗 分治策略 兩路合併排序和快速排序

實驗目的
理解分治法的演算法思想,閱讀實現書上已有的部分程式程式碼並完善程式, 加深對分治法
的演算法原理及實現過程的理解。
實驗內容
用分治法實現一組無序序列的兩路合併排序和快速排序。要求清楚合併排序及快速排序
的基本原理, 程式設計實現分別用這兩種方法將輸入的一組無序序列排序為有序序列後輸出。

實驗程式碼:

//分治法實現兩路合併排序和快速排序
//包含所需各種標頭檔案 
#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<cstdio>
#include<cmath>
#include<algorithm>
using namespace std;
class SortableList
{
public:
	SortableList(int mSize)  //建構函式
	{
		maxSize=mSize;
		l=new int[maxSize];
		n=0;
	}
	~SortableList()   //解構函式
	{
		delete []l;
	}
	
    void Iuput();   //輸入待排序列
    void Output();  //輸出已經排序好的序列

	void MergeSort();   //合併排序
    void MergeSort(int left,int right);
    void Merge(int left,int mid,int right);

	void QuickSort();  //快速排序
    void Swap(int i,int j);    //交換下標為 i 和 j 的陣列元素
    void QuickSort(int left,int right);
    int Partition(int left,int right);  //分化函式 
private:
	int *l;
	int maxSize;    
	int n;          //陣列已有元素個數
};

void SortableList::MergeSort()  //Merge函式
{
	MergeSort(0,n-1);
}

void SortableList::MergeSort(int left,int right)  //兩路合併排序
{
	if (left<right)
	{
        int mid=(left+right)/2;
        MergeSort(left,mid);
        MergeSort(mid+1,right);
        Merge(left,mid,right);
	}
}

void SortableList::Merge(int left,int mid,int right)   //Merge函式
{
    int *temp=new int[right-left+1];
    int i=left,j=mid+1,k=0;
    while((i<=mid)&&(j<=right))
       if (l[i]<=l[j]) temp[k++]=l[i++];
       else temp[k++]=l[j++];
	while (i<=mid)  temp[k++]=l[i++];
    while (j<=right) temp[k++]=l[j++];
       for (i=0,k=left;k<=right;) 
		   l[k++]=temp[i++];
}

void SortableList::Swap(int i,int j)  //值交換
{
    int c=l[i];
    l[i]=l[j];
    l[j]=c;
}

int SortableList::Partition(int left,int right)  //分化函式
{
    int i=left,j=right+1;
    do{
         do i++; while (l[i]<l[left]);
         do j--; while (l[j]>l[left]);
         if (i<j) Swap(i,j);
	}while (i<j);
    Swap(left,j);
    return j;
}

void SortableList::QuickSort()  //快速排序
{
    QuickSort(0,n-1);
}
void SortableList::QuickSort(int left,int right)  //快速排序
{
    if (left<right)
	{
        int j=Partition(left,right);
        QuickSort(left,j-1);
        QuickSort(j+1,right);
	}
}

//輸入函式
void SortableList::Iuput()
{
	int num;
	cout<<"請輸入陣列元素個數:";
	cin>>num;
	n=num;
	cout<<"請輸入"<<n<<"個整數:";
	int i;
	for(i=0;i<n;i++)
	{
		cin>>l[i];
	}
}

//輸出函式
void SortableList::Output()
{
	int i;
	for(i=0;i<n;i++)
	{
		cout<<l[i]<<" ";
	}
	cout<<endl;
}
int main()
{
    SortableList sortablelist(100);   //自動呼叫建構函式初始化最大陣列大小,此處mSize賦值100

	sortablelist.Iuput();  //輸入待排序列
   
	getchar();
	cout<<"請做出選擇(選擇合併排序請輸入字元'm',快速排序請選擇字元'q')"<<endl;
	char c;   
	c=getchar();
	if(c=='m'){
	//合併排序
	sortablelist.MergeSort();
	cout<<"合併排序之後:";
	sortablelist.Output();
	}
    
	if(c=='q')
	{
    //快速排序
	sortablelist.QuickSort();
	cout<<"快速排序之後:";
	sortablelist.Output();
    }
    
	return 0;
}