本設計程序用C編寫，完成單鏈表的生成，任意位置的插入、刪除，以及確定某一元素在單鏈表中的位置。實現三種排序算法-冒泡排序、快速排序、合並排序。產生四個長度為100，1000，10000，50000的隨機數數組，分別用這三種排序算法對每個數組進行排序，並記錄每種算法在排序所花費的計算機時間，並進行對比分析
① 輸入的形式和輸入值的范圍：插入元素時需要輸入插入的位置和元素的值；刪除元素時輸入刪除元素的位置；查找操作時需要輸入元素的值。在所有輸入中，元素的值都是整數。
② 輸出的形式：在所有三種操作中都顯示操作是否正確以及操作后單鏈表的內容。其中刪除操作后顯示刪除的元素的值，查找操作后顯示要查找元素的位置。
③ 程序所能達到的功能：完成單鏈表的生成（通過插入操作）、插入、刪除、查找操作。
1.定義單鏈表結構
typedef struct Node
{
Item data;
struct Node *next;
}Node,*ListNode;
2.初始化單鏈表
ListNode InitLinkList(ListNode *List)
{
*List = (ListNode)malloc(sizeof(struct Node));
(*List)->next = NULL;
}
3.創建隨機數的單鏈表
ListNode CreatListTail(int len)//len為單鏈表長度
{
int i;
ListNode p;
srand(time(0));//啟動隨機種子數
ListNode List = (ListNode)malloc(sizeof(struct Node));
ListNode Tail = List;
for(i = 0; i < len; i ++)
{
p = (ListNode)malloc(sizeof(struct Node));
p->data = rand() % len + 1;//產生隨機數
Tail->next = p;
Tail = p;
}
Tail->next = NULL;
return List;
}
4.打印單鏈表
void dispLinkList( ListNode List)
{
int i=0;
while(List != NULL)
{
printf("%d ",List->data);
List = List->next;
i++;
}
printf("\n");
printf("總共%d個節點",i);
}
5.單鏈表的插入操作
void InsLinkList(ListNode List,int i,int e) //插入給i位置的元素為e
{
Node *pre,*s;
int k;
pre = List;
k=0;
while(pre !=NULL && k < i-1)
{
pre = pre->next;
k=k+1;
}
if(pre == NULL)
{
printf("插入位置不合理");
}
s=(ListNode)malloc(sizeof(struct Node));
s->data=e;
s->next=pre->next;
pre->next=s;
}
6.刪除單鏈表的節點i
void DelLinkList(ListNode List,int i)//刪除i位置元素，並將刪除的元素保存到*e中
{
Node *pre,*r;
int k;
pre = List;
k=0;
while(pre !=NULL && k < i-1)
{
pre = pre->next;
k=k+1;
}
if(pre->next == NULL)
{
printf("刪除節點不合理");
}
r=pre->next;
pre->next=r->next;
//*e = r->data;//並將刪除的元素保存到*e中
free(r);
}
7.查找元素的位置
int LocLinkList(ListNode List,int e)//查找值為e的節點位置
{
Node *p ;
int i=1;
p = List->next;
while(p != NULL)
{
if(p->data != e)
{
p = p->next;
i++;}
else break;
}
return i;
}
8.對單鏈表進行歸並排序
void Split_List(ListNode List, ListNode *List_A, ListNode *List_B)
{
ListNode fast_list;
ListNode low_list;
if(List == NULL || List->next == NULL)
{
*List_A = List;
*List_B = NULL;
}
else
{
low_list = List;
fast_list = List->next;
while(fast_list != NULL)
{
fast_list = fast_list->next;
if(fast_list != NULL)
{
low_list = low_list->next;
fast_list = fast_list->next;
}
}
*List_A = List;
*List_B = low_list->next;
low_list->next = NULL;
}
}
ListNode Merge_List(ListNode List_A, ListNode List_B)
{
ListNode List_Result = NULL;
if(List_A == NULL)
return List_B;
if(List_B == NULL)
return List_A;
if(List_A->data <= List_B->data)
{
List_Result = List_A;
List_A = List_A->next;
}
else
{
List_Result = List_B;
List_B = List_B->next;
}
List_Result->next = Merge_List(List_A,List_B);
return List_Result;
}
void Mergesort(ListNode *List)
{
ListNode Head = *List;
ListNode List_A;
ListNode List_B;
if(Head == NULL || Head->next == NULL)
return;
Split_List(Head, &List_A, &List_B);
Mergesort(&List_A);
Mergesort(&List_B);
*List = Merge_List(List_A,List_B);
}
9.對單鏈表進行冒泡排序
void BubbleSort(ListNode List)
{
Node * p, * q, * tail;
tail = NULL;
while((List->next->next) != tail)
{
p = List;
q = List->next;
while(q->next != tail)
{
if((q->data) > (q->next->data))
{
p->next = q->next;
q->next = q->next->next;
p->next->next = q;
q = p->next;
}
q = q->next;
p = p->next;
}
tail = q;
}
}
10.對單鏈表進行快速排序
void swap(int &a, int &b) //引用類型方式
{
int temp; //輔助變量
temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void quickSort(Node* start, Node* end=NULL)
{
if (start == NULL || start == end) return;
Node* p1 = start;
Node* p2 = start->next;
while (p2 != end) {
if (p2->data < start->data) {
p1 = p1->next;
swap(p1->data, p2->data);
}
p2 = p2->next;
}
swap(p1->data, start->data);
quickSort(start, p1);
quickSort(p1->next, end);
}
位置下標從0開始
主函數：
int main()
{
clock_t start, finish;;//起始 結束時間
double duration;//總計時間
ListNode Head;
ListNode List;
printf("\n\n\n");
printf("-------------操作選項-----------\n");
printf("1:返回菜單 \n");
printf("2:退出程序 \n");
printf("3:初試化，產生隨機數 \n");
printf("4:打印單鏈表 \n");
printf("5:插入元素 \n");
printf("6:刪除j位置的元素 \n");
printf("7:查找值為k的節點位置 \n");
printf("8:對鏈表進行冒泡排序 \n");
printf("9:對鏈表進行快速排序 \n");
printf("10:對鏈表進行合並排序 \n");
printf("--------------------------------\n");
int x,n,i,e,k,j;
while (1)
{
printf("按數字鍵選擇要執行的操作: ");
scanf("%d",&x);
printf("\n");
//輸入2跳出循環，退出程序
if(x==2)
break;
switch(x)
{
case 1: break; //輸入1，跳出switch語句，進入下一次循環
case 3: {
printf("請輸入數字n（隨機產生n個數）：");
scanf("%d",&n);
Head=CreatListTail(n);
List = Head -> next;
break;
}
case 4:{
dispLinkList(List);
break;
}
case 5:{
printf("插入給i位置的元素為e \n");
printf("請輸入i和e(中間用空格隔開)\n");
scanf("%d %d",&i,&e);
InsLinkList(List,i,e);
break;
}
case 6:{
printf("刪除j位置的元素 \n");
scanf("%d",&j);
DelLinkList(List,j);
break;
}
case 7:{
printf("查找值為k的節點位置 \n");
printf("請輸入k\n");
scanf("%d",&k);
//LocLinkList(List,k);
printf("%d",LocLinkList(List,k)) ;
break;
}
case 8:{
printf("對鏈表進行冒泡排序 \n");
start = clock();
BubbleSort(List);
finish = clock();
duration = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC;
printf( "時間為 %f seconds\n", duration );
break;
}
case 9:{
printf("對鏈表進行快速排序 \n");
start = clock();
quickSort(List);
finish = clock();
duration = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC;
printf( "時間為 %f seconds\n", duration );
break;
}
case 10:{
printf("對鏈表進行合並排序 \n");
start = clock();
Mergesort(&List);
finish = clock();
duration = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("時間為 %f seconds\n", duration );
break;
}
default: //數字輸入錯誤，跳出siwtch語句，進入下一次循環
printf("輸入的數字不正確\n");
break;
}
}
return 0;}
項目地址：https://github.com/plusyou13/c