[算法] O(nlogn)和O(n^2)算法性能比较
选择排序、插入排序、归并排序
main.cpp
1 #include <iostream>
2 #include "Student.h"
3 #include "SortTestHelper.h"
4
5 using namespace std;
6
7 template<typename T>
8 void selectionSort(T arr[],int n){
9 for(int i = 0 ; i < n ; i ++){
10 int minIndex = i;
11 for( int j = i + 1 ; j < n ; j ++ )
12 if( arr[j] < arr[minIndex] )
13 minIndex = j;
14 swap( arr[i] , arr[minIndex] );
15 }
16 }
17
18 template<typename T>
19 void insertionSort(T arr[],int n){
20 for(int i = 1 ; i < n ; i++ ){
21 T e = arr[i];
22 int j;
23 for(j = i ; j > 0 && arr[j-1] > e ; j --)
24 arr[j] = arr[j-1];
25 arr[j] = e;
26 }
27 }
28
29 template<typename T>
30 // 将arr[l...mid]和arr[mid+1...r]两部分进行归并
31 void __merge(T arr[] , int l, int mid, int r){
32 T aux[r-l+1];
33 // 将数组复制一份到aux[]
34 for( int i = l ; i <= r ; i ++ )
35 aux[i-l] = arr[i];
36 // 初始化,i、j指向左、右半部分的起始索引位置
37 int i = l, j = mid + 1;
38 for( int k = l ; k <= r ; k ++ ){
39 // 如果左半部分已处理完毕
40 if( i > mid){
41 arr[k] = aux[j-l];
42 j++;
43 }
44 // 如果右半部分已处理完毕
45 else if( j > r){
46 arr[k] = aux[i-l];
47 i ++;
48 }
49 // 左半部分所指元素 < 右半部分所指元素
50 else if( aux[i-l] < aux[j-l] ){
51 arr[k] = aux[i-l];
52 i ++;
53 }
54 // 左半部分所指元素 >= 右半部分所指元素
55 else{
56 arr[k] = aux[j-l];
57 j++;
58 }
59 }
60 }
61
62 // 递归使用归并排序,对arr[l...r]的范围进行排序
63 template<typename T>
64 void __mergeSort(T arr[] , int l, int r){
65
66 if( l >= r)
67 return;
68
69 int mid = (l+r)/2;
70 __mergeSort(arr,l,mid);
71 __mergeSort(arr,mid+1,r);
72 __merge(arr, l, mid, r);
73 }
74
75 template<typename T>
76 void mergeSort(T arr[] , int n){
77 __mergeSort( arr , 0 , n-1 );
78 }
79
80 int main(){
81 int n = 10000;
82 //int *arr = SortTestHelper::generateNearlyOrderedArray(n,10);
83 int *arr1 = SortTestHelper::generateRandomArray(n,0,n);
84 int *arr2 = SortTestHelper::copyIntArray(arr1, n);
85 SortTestHelper::testSort("Insertion Sort",insertionSort,arr1,n);
86 SortTestHelper::testSort("Merge Sort",mergeSort,arr2,n);
87
88 delete[] arr1;
89 delete[] arr2;
90
91 return 0;
92 }
SortTestHelper.h
1 #include <iostream>
2 #include <ctime>
3 #include <cassert>
4 #include <string>
5
6 using namespace std;
7
8 namespace SortTestHelper{
9 // 生成随机数组
10 int *generateRandomArray(int n,int rangeL,int rangeR){
11 assert(rangeL <= rangeR);
12 int *arr = new int[n];
13 srand(time(NULL));
14 for(int i = 0 ; i < n ; i++)
15 arr[i] = rand()%(rangeR-rangeL+1) + rangeL;
16 return arr;
17 }
18 // 生成近似有序数组
19 int *generateNearlyOrderedArray(int n, int swapTimes){
20 int *arr = new int[n];
21 for(int i = 0 ; i < n ; i ++ )
22 arr[i] = i;
23 srand(time(NULL));
24 for( int i = 0 ; i < swapTimes ; i ++){
25 int posx = rand()%n;
26 int posy = rand()%n;
27 swap( arr[posx] , arr[posy] );
28 }
29 return arr;
30 }
31
32 // 拷贝整型数组a中所有元素到新数组并返回
33 int *copyIntArray(int a[], int n){
34 int *arr = new int[n];
35 copy(a, a+n, arr);
36 return arr;
37 }
38
39 // 打印arr数组的所有内容
40 template<typename T>
41 void printArray(T arr[],int n){
42 for(int i = 0;i<n;i++)
43 cout << arr[i] <<" ";
44 cout << endl;
45 return;
46 }
47
48 // 判断arr数组是否有序
49 template<typename T>
50 bool isSorted(T arr[],int n){
51 for(int i = 0 ; i<n-1 ; i++)
52 if(arr[i] > arr[i+1])
53 return false;
54 return true;
55 }
56
57 // 测试sort排序算法排序arr数组所得结果的正确性和算法运行时间
58 template<typename T>
59 void testSort(const string &sortName,void (*sort)(T[],int),T arr[],int n){
60
61 clock_t startTime = clock();
62 sort(arr,n);
63 clock_t endTime = clock();
64
65 assert(isSorted(arr,n));
66
67 cout << sortName << " : " << double(endTime-startTime)/CLOCKS_PER_SEC << " s" <<endl;
68
69 return;
70 }
71 }
运行结果:
Merge Sort可在1s内轻松处理100万数量级的数据
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