基於快速排序法的正態隨機數排序

• 使用中心極限定理產生正態分佈隨機數
• 使用快速排序法進行排序
• 讀寫資料到記事本
• 程式計時

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>
#define N 1000000

double norm(double mu,double sigma)
{
    double x,stdnorm,sum=0.0;int j;

    for(j=1;j<=12;j++)
    {sum=sum+rand()/(RAND_MAX+1.0
 
);}
    stdnorm=sum-6;
    x=sigma*stdnorm+mu; 
    return x;
}

void QKSORT(int min_index,int max_index)
{    
    extern double data[N];
    if(max_index<=min_index+1&&data[min_index]<=data[max_index])
        return;
    double model=data[min_index],temp;
    int begin_index=min_index,terminal_index=max_index;
    if
 
(max_index<=min_index+1&&data[min_index]<=data[max_index])
        return;
    max_index++;
    while(min_index!=max_index)
    {
        for(max_index=max_index-1;max_index>=min_index;max_index--)
        {
            if(data[max_index]<model||max_index==min_index)
                break
 
;
        }
        if(max_index==min_index)
            break;
        for(min_index=min_index+1;min_index<=max_index;min_index++)
        {  
            if(data[min_index]>model||min_index==max_index)
                break;
        }
        if(max_index!=min_index)
        {temp=data[min_index];
        data[min_index]=data[max_index];
        data[max_index]=temp;}
    }
    data[begin_index]=data[max_index];data[max_index]=model;
    if(begin_index<max_index-1)
        QKSORT(begin_index,max_index-1);
    if(max_index+1<terminal_index)
        QKSORT(max_index+1,terminal_index);
}




double data[N];
void main()
{
    int i;clock_t sort_start,sort_end,rand_start,rand_end;
    void QKSORT(int min_index,int max_index);
    double norm(double mu,double sigma);
    double data0;
    rand_start=clock();
    srand(time(0));
    FILE *fp;
    fp=fopen("D:\\data.txt","w+");
    for(i=0;i<=N-1;i++)
    {data0=norm(0,1);
    fprintf(fp,"%lf\n",data0);
    }
    fclose(fp);
    rand_end=clock();

    sort_start=clock();
    if((fp=fopen("D:\\data.txt","r"))==NULL)
    {
        printf("cannot find what you need,please check it!");
        exit(0);
    }
    for(i=0;i<=N-1;i++)
    {fscanf(fp,"%lf",&data[i]);
    //printf("%lf\t",data[i]);
    }
    fclose(fp);
    QKSORT(0,N-1);
    sort_end=clock();


    fp=fopen("D:\\data_sorted.txt","w+");
    for(i=0;i<=N-1;i++)
        fprintf(fp,"%lf\n",data[i]);
    fclose(fp);
    //for(i=0;i<=N-1;i++)
    //  printf("%lf\n",data[i]);
    /*不建議打印出來，列印時間較慢,排序前後文件已儲存到D盤，請檢視*/

    printf("產生%d個隨機數並儲存所用的時間為%lf秒\n讀取資料並用快速排序法排序所用時間為%lf秒\n\n\n",N,(double)(rand_end-rand_start)/CLOCKS_PER_SEC,(double)(sort_end-sort_start)/CLOCKS_PER_SEC);

}

程式說明

1. 定義函式norm用於隨機產生一個服從均值為mu，標準差為sigma的正態分佈隨機數。其中stdnorm為由利用中心極限定理產生的服從標準正態分佈的數值，為何使用for迴圈迴圈12次等相關細節處理，請自行百度”中心極限定理“。（以下及以後文中提到的細節方面的處理，請自行查詢，不再贅述，在此做統一說明。）主函式中的srand和rand配合使用，避免c偽隨機數每次產生的隨機數數值都一樣。
2. 定義第二個函式QKSORT，意指quike sort，表示快速排序法。輸入為數值的最小和最大下標，對陣列進行從小到大的排序。快速排序法是基於氣泡排序法的一個改進，雖然不是最快的演算法，本人認為確實性價比最高的排序方法，值得一學。
3. 快速排序法的主要思想：在一列數中隨意取一個數作為標兵，不妨就取第一個數，在剩下的數中，先從右邊（數列後定義為右）起，從右到左找到第一個比標兵小的數，記下來。接著從左起，從左到右找到第一個比標兵大的數，也記下來。把找到的兩個數交換位置。接著從之前右邊找到那個比標兵小的數原來的位置起，從右到左再次開始搜尋比標兵小的數，左邊如是，再交換……直到從右邊開始搜尋和從左邊開始搜尋碰頭了，這時再碰頭的位置，左邊的數都比標兵小，右邊的數都比標兵大，想辦法把標兵插到當中去，使得標兵左邊的數都比標兵小，右邊的數都比標兵大，就算完成了一次排序。接著以標兵為分界點，將一次排序後的數列分成兩個部分，對兩個部分同樣所述方法進行排序，一直進行下去，若干次以後，整個數列就按從小到大的順序排好了。想法比較簡單，但中間有一些細節不好處理，請自行想辦法。實在想不出來，請參考我的程式。
4. 快速排序法，用了遞迴的思想。我寫得比較籠統，欲進一步瞭解，請點選這裡。
5. 讀寫檔案的格式為：

FILE *fp;
fp=fopen("D:\\data.txt","w+");
fclose(fp);


------------------------------------------------------

FILE *fp;
    if((fp=fopen("D:\\data.txt","r"))==NULL)
    {
        printf("cannot find what you need,please check it!");
        exit(0);
    }

fprintf(fp,"%lf\n",data);
fclose(fp);

1. 計時要用到標頭檔案time.h，計時的函式有很多，有clock（），time（）等。請自行腦補。

幾點需要注意的地方

• 注意要用到的標頭檔案，寧可多，不可少。
• 主函式內的動態陣列元素個數不能超過130000，申請不到空間，容易出錯，注意將陣列改寫成static或者全域性變數。
• 使用printf函式列印將花費不少時間，資料量較大時，建議直接儲存到txt檔案中。
• 看別人程式是一件蠻痛苦的事情，建議掌握好演算法思想後，自己動手寫程式，網上有大量資源可供參考。
• vc++6.0除了報錯摁F4之外，還要學會除錯。

初次寫CSDN部落格文章，有許多不周到的地方，歡迎指教。有任何問題也可加我QQ962907540一起討論。