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資料結構實驗8-二分查詢與二叉排序樹

實驗要求

  1. 用隨機數產生100個待查詢資料元素的關鍵字值。

  2. 測試下列各排序函式的機器實際執行時間:

    (1)順序查詢
    (2)二叉排序樹查詢
    (3)折半查詢

提示:
(1)和(2)使用同樣的實驗資料;(3)要求資料元素必須有序,故需要先使用排序演算法進行排序(可以使用氣泡排序)

程式程式碼

#include <bits/stdc++.h>
#define nmax 100
#define maxtime 5000000
#define EQ(a,b) ((a) == (b))
#define LT(a,b) ((a) < (b))
#define LQ(a,b) ((a) <= (b))
#define ElemType int #define KeyType int #define TElemType int #define Status int #define ERROR 0 #define OK 1 #define FALSE 0 #define TRUE 1 using namespace std; int cnt = 0; typedef struct{ ElemType *elem; int length; }SSTable; typedef struct BiTNode{ TElemType data; struct BiTNode * lchild, * rchild; }BiTNode, *BiTree
; int Search_Seq(SSTable ST, KeyType key) { ST.elem[0] = key; int i; for(i=ST.length;!EQ(ST.elem[i],key);--i); return i; } void init(SSTable &st) { st.elem = (int*)malloc(sizeof(int) * (nmax)+1); st.length = nmax; srand((int)time(NULL)); for(int i = 1; i<=nmax;++i){ st.elem[i] = rand
()%500; } } int Search_Bin(SSTable st, KeyType key) { int low = 1, high = st.length; while(low<=high){ int mid = (low + high) /2; if(EQ(key,st.elem[mid])) return mid; else if(LT(key,st.elem[mid])) high = mid-1; else low = mid+1; } return 0; } Status SearchBST(BiTree T,KeyType key, BiTree f, BiTree & p) { if(!T) {p = f; return false;} else if(EQ(key,T->data)) { p = T;return true;} else if(LT(key,T->data)) return SearchBST(T->lchild,key,T,p); else return SearchBST(T->rchild,key,T,p); } int Search_Bin_None(SSTable st, KeyType key,int low , int high) { int mid = (low+high)/2; if(low>=high) return ERROR; if(EQ(key,st.elem[mid])) return mid; else if(LT(key,st.elem[mid])) return Search_Bin_None(st,key,low,mid-1); else return Search_Bin_None(st,key,mid+1,high); } void printtime(double start, double finish,int &cnt ) { double duration; duration = (double)((finish - start) / CLOCKS_PER_SEC); printf("總共耗時%f秒\n",duration); printf("其中查詢成功%d次\n查詢失敗%d次\n\n",cnt,maxtime - cnt); cnt = 0; } Status InsertBST(BiTree & T, ElemType e) { BiTree p; if(!SearchBST(T,e,NULL,p)){ BiTree s = (BiTree) malloc(sizeof(BiTNode)); s->data = e; s->lchild = s->rchild = NULL; if(!p) T = s; else if(LT(e,p->data)) p->lchild = s; else p->rchild = s; return true; } else return false; } void InorderTraverse(BiTree T) { if(T){ InorderTraverse(T->lchild); cnt++; printf("%d ",T->data); if(cnt %10 ==0) printf("\n"); InorderTraverse(T->rchild); } } void findelem(SSTable st,BiTree T) { init(st); double start = 0,finish = 0; printf("順序查詢%d次的情況\n",maxtime); start = clock(); int cnt = 0; for(int i = 0; i<maxtime;++i){ if(Search_Seq(st,(i+(rand()%100)/3+1)%750)!=0) cnt++; } finish = clock(); printtime(start,finish,cnt); printf("二分查詢(非遞迴)%d次的情況\n",maxtime); sort(st.elem,st.elem+nmax); start = clock(); for(int i = 0; i<maxtime;++i){ if(Search_Bin(st,(i+(rand()%100)/3+1)%750)){ cnt++; } } finish = clock(); printtime(start,finish,cnt); printf("二分查詢(遞迴)%d次的情況\n",maxtime); start = clock(); for(int i = 0; i<maxtime;++i){ if(!Search_Bin_None(st,(i+(rand()%100)/3+1)%750,1,st.length)){ cnt++; } } finish = clock(); printtime(start,finish,cnt); printf("二叉排序樹查詢%d次的情況\n",maxtime); for(int i = nmax/2;i>=0;--i){ InsertBST(T,st.elem[nmax/2-i]); InsertBST(T,st.elem[nmax/2+i]); } printf("二叉排序樹中序遍歷結果為\n",maxtime); InorderTraverse(T); printf("\n"); for(int i = 0; i<maxtime;++i){ if(InsertBST(T,(i+(rand()%100)/3+1)%750)){ cnt++; } } finish = clock(); printtime(start,finish,cnt); } int main() { SSTable st; BiTree T = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode)); T->lchild = T->rchild = NULL; init(st); findelem(st,T); return 0; }

執行結果

這裡寫圖片描述

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