插入排序的性能测试对比（C与C++实现）

一、概述：

【标题】学生成绩管理的设计与实现

【开发语言】C、C++

【主要技术】结构体、STL

【基本功能】实现对学生成绩类的基本操作：增加、删除、查询、排序

【测试数据】功能测试：按提示输入5组正确的正确的数据和5组有问题的数据，查看程序能否运行正确

　　　　　　性能测试：随机生成1、5、10、15万条数据，查看程序完成按总分排序所用的时间及打印完成的时间

【测试结果】功能测试：基本功能运行正确，没有进行异常处理

【C++版本性能数据】

数据量（万条）	1	5	10	15
排序所用时间（秒）	1.7	25.9	02:35.0	07:49.9
完成打印所用时间（秒）	21.2	01:59.9	05:40.7	11:43.5
排序所需内存（K）	640	3132	6264	9388

　　

【C语言版本新性能数据】

数据量（万条）	1	5	10	15
排序所用时间（秒）	0.7	12.2	02:21.6	7:10.7
完成打印所用时间（秒）	8.0	48.7	03:33.5	09:10.7
排序所需内存（K）	1064	4700	9392	14050

　

【结论】使用C语言实现排序和打印所用时间少，消耗内存更多

二、C语言版本详细设计

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<string.h>
  4 #include<time.h>
  5
  6 /*学生结构体*/
  7 struct student{
  8     char name[10];
  9     char no[10];
 10     double couse[4];
 11     double sum ;
 12 };
 13
 14 /*链表节点*/
 15 typedef struct node{
 16     struct student st;
 17     struct node *Next;
 18 }Node;
 19
 20 int Add(Node *Head);/*增加学生*/
 21 void Print(Node *Head);/*打印学生信息*/
 22 int Find(Node *Head);/*查询学生*/
 23 int Del(Node *Head);/*删除学生*/
 24 void sort_sum(Node *Head);/*按总成绩排序*/
 25 void sort_no(Node *Head);/*按学号排序*/
 26 void main_remid();/*主要提示信息*/
 27 void score_remind();/*成绩提示信息*/
 28
 29 int main()
 30 {
 31     Node* Head = (struct node *)malloc(sizeof (Node));
 32     Head->Next = NULL;
 33     char op = ' ';
 34     main_remid();
 35     while(op != 'q')
 36     {
 37         scanf("%c", &op);
 38         switch(op)
 39         {
 40             case '1':
 41                 sort_no(Head);
 42                 break;
 43             case '2':
 44                 Add(Head);
 45                 break;
 46             case '3':
 47                 Find(Head);
 48                 break;
 49             case '4':
 50                 Del(Head);
 51                 break;
 52             case '5':
 53                 sort_sum(Head);
 54                 break;
 55             case '6':
 56                 main_remid();
 57                 break;
 58             default:
 59                 printf("输入指令未知，请重新输入\n");
 60                 break;
 61         }
 62         printf("请继续选择您想要的操作:\n");
 63         fflush(stdin);
 64     }
 65     return 0;
 66 }
 67
 68 /*增加学生*/
 69 int Add(Node *Head)
 70 {
 71     Node* p = (struct node*)malloc(sizeof (Node));
 72     p->st.sum = 0.0;
 73     printf("请输入学生的学号\n");
 74     scanf("%s", p->st.no);
 75     printf("请输入学生的姓名\n");
 76     scanf("%s", p->st.name);
 77     printf("请输入学生的英语成绩\n");
 78     scanf("%lf", &p->st.couse[0]);
 79     p->st.sum += p->st.couse[0];
 80     printf("请输入学生的数学成绩\n");
 81     scanf("%lf", &p->st.couse[1]);
 82     p->st.sum += p->st.couse[1];
 83     printf("请输入学生的语文成绩\n");
 84     scanf("%lf", &p->st.couse[2]);
 85     p->st.sum += p->st.couse[2];
 86     printf("请输入学生的C语言成绩\n");
 87     scanf("%lf", &p->st.couse[3]);
 88     fflush(stdin);
 89     p->st.sum += p->st.couse[3];
 90     if(Head->Next == NULL)
 91     {
 92         p->Next = NULL;
 93         Head ->Next = p;
 94     }
 95     else
 96     {
 97         p->Next = Head ->Next;
 98         Head->Next = p;
 99     }
100     return 0;
101 }
102
103 /*按总成绩排序*/
104 void sort_sum(Node *Head)
105 {
106     Node *p = Head;
107     Node *temp = (struct node*)malloc(sizeof (Node));
108     Node *first = (struct node*)malloc(sizeof (Node));
109     memcpy(first, p->Next ,sizeof (Node));
110     temp->Next = first;
111     first->Next = NULL;
112     p = p->Next;
113     while(p->Next != NULL)
114     {
115         Node *t = temp;
116         while(t->Next!=NULL && p->Next->st.sum < t->Next->st.sum)
117             t = t->Next;
118         Node *q = (struct node*)malloc(sizeof (Node));
119         memcpy(q, p->Next, sizeof(Node));
120         q->Next = t->Next;
121         t->Next = q;
122         p = p->Next;
123     }
124     Print(temp);
125     p = temp;
126     Node *q = temp->Next;
127     while(q->Next != NULL)
128     {
129         free(p);
130         p = q;
131         q = q->Next;
132     }
133     free(p);
134     free(q);
135 }
136
137 /*按学号排序*/
138 void sort_no(Node *Head)
139 {
140     Node *p = Head;
141     Node *temp = (struct node*)malloc(sizeof (Node));
142     Node *first = (struct node*)malloc(sizeof (Node));
143     memcpy(first, p->Next ,sizeof (Node));
144     temp->Next = first;
145     first->Next = NULL;
146     p = p->Next;
147     while(p->Next != NULL)
148     {
149         Node *t = temp;
150         while(t->Next!=NULL && atoi(p->Next->st.no)>atoi(t->Next->st.no))
151             t = t->Next;
152         Node *q = (struct node*)malloc(sizeof (Node));
153         memcpy(q, p->Next, sizeof(Node));
154         q->Next = t->Next;
155         t->Next = q;
156
157         p = p->Next;
158     }
159     Print(temp);
160     p = temp;
161     Node *q = temp->Next;
162     while(q->Next != NULL)
163     {
164         free(p);
165         p = q;
166         q = q->Next;
167     }
168     free(p);
169     free(q);
170 }
171
172 /*void sort_sum1(Node *Head)
173 {
174     Node *temp;
175     Node *p = Head;
176     temp->Next2 = p->Next;
177
178
179     p = p->Next;
180     p->Next2 = NULL;
181     while(p->Next != NULL)
182     {
183         Node *t = temp;
184         while(t->Next2!=NULL && p->Next->st.sum<t->Next2->st.sum)
185             t = t->Next2;
186         p->Next->Next2 = t->Next2;
187         t->Next2 = p->Next;
188
189         p = p->Next;
190     }
191     Print(temp);
192
193 }*/
194
195 /*打印学生信息*/
196 void Print(Node *Head)
197 {
198     Node* p = Head;
199     score_remind();
200     while(p->Next != NULL)
201     {
202         printf("\t%s", p->Next->st.no);
203         printf("\t%s", p->Next->st.name);
204         printf("\t%.1lf", p->Next->st.couse[0]);
205         printf("\t%.1lf", p->Next->st.couse[1]);
206         printf("\t%.1lf", p->Next->st.couse[2]);
207         printf("\t%.1lf", p->Next->st.couse[3]);
208         printf("\t%.1lf\n", p->Next->st.sum);
209         p = p->Next;
210     }
211     p = NULL;
212 }
213
214 /*查询学生*/
215 int Find(Node *Head)
216 {
217     Node* p = Head;
218     printf("请输入要查找学生的学号：\n");
219     char no[10];
220     scanf("%s", no);
221     while(p->Next != NULL)
222     {
223         if(!strcmp(no, p->Next->st.no))
224         {
225             score_remind();
226             printf("\t%s", p->Next->st.no);
227             printf("\t%s", p->Next->st.name);
228             printf("\t%.1lf", p->Next->st.couse[0]);
229             printf("\t%.1lf", p->Next->st.couse[1]);
230             printf("\t%.1lf", p->Next->st.couse[2]);
231             printf("\t%.1lf", p->Next->st.couse[3]);
232             printf("\t%.1lf\n", p->Next->st.sum);
233             p = NULL;
234             return 1;
235         }
236         p = p->Next;
237     }
238     printf("查找失败，不存在次学号\n");
239     p = NULL;
240     return 0;
241 }
242
243 /*删除学生*/
244 int Del(Node *Head)
245 {
246     Node* p = Head;
247     printf("请输入要删除学生的学号：\n");
248     char no[10];
249     scanf("%s", no);
250     while(p->Next != NULL)
251     {
252         if(!strcmp(no, p->Next->st.no))
253         {
254             Node *q = p->Next;
255             p->Next = p->Next->Next;
256             printf("%s  %s删除成功\n",q->st.no, q->st.name);
257             free(q);
258             q = NULL;
259             return 1;
260         }
261         p = p->Next;
262     }
263     printf("不存在此学号\n");
264 }
265
266 /*主要提示信息*/
267 void main_remid()
268 {
269     printf("\t\t\t学生成绩类\n");
270     printf("\t\t1.查询所有学生的成绩信息\n");
271     printf("\t\t2.增加学生\n");
272     printf("\t\t3.查找学生\n");
273     printf("\t\t4.删除学生\n");
274     printf("\t\t5.查看总分排名\n");
275     printf("\t\t6.查看此提示\n");
276     printf("\t\tq.退出系统\n\n");
277 }
278
279 /*成绩提示信息*/
280 void score_remind()
281 {
282     printf("\t\t\t 学生成绩信息\n");
283     printf("\t学号\t姓名\t数学\t英语\t语文\tC语言\t总成绩\n");
284 }

三、C++版本的详细设计

  1 #include<iostream>
  2 #include<string>
  3 #include<list>
  4 #include<algorithm>
  5 using namespace std;
  6
  7 class student{
  8 private:
  9     string No;
 10     string Name;
 11     double Math;
 12     double Eng;
 13     double Chn;
 14     double Cpro;
 15     double Sum;
 16 public:
 17         student(string no, string name, double math, double eng,
 18                 double chn, double cpro){
 19                 No = no;
 20                 Name = name;
 21                 Math = math;
 22                 Eng = eng;
 23                 Chn = chn;
 24                 Cpro = cpro;
 25                 Sum = math + eng + chn + cpro;
 26                 }
 27
 28         friend ostream& operator <<(ostream& out, student& S)
 29         {
 30             out << "\t" << S.No << "\t" << S.Name << "\t" << S.Math << "\t"
 31              << S.Eng << "\t" << S.Chn << "\t" << S.Cpro << "\t" << S.Sum;
 32             return out;
 33         }
 34         const string getno()
 35         {
 36            return No;
 37         }
 38         const string getname()
 39         {
 40             return Name;
 41         }
 42         const double getsum()
 43         {
 44             return Sum;
 45         }
 46          ~student(){
 47
 48          }
 49 };
 50
 51 void main_remid(); /*输出主要提示信息 */
 52 void score_remind(); /*输出成绩提示信息*/
 53 int add(list<student> &lst); /*增加学生*/
 54 int find(list<student> &lst); /*查询学生信息*/
 55 int del(list<student> &lst); /*删除学生*/
 56 void sort_sum(list<student> &lst); /*按总成绩降序打印学生成绩*/
 57 void sort_no(list<student> &lst); /*按学号升序打印学生成绩*/
 58 bool cmp_no(student& st1, student& st2); /*用于sort的比较函数*/
 59
 60 int main()
 61 {
 62     list<student> lst; /*使用list容器存储学生信息*/
 63     char op = ' ';
 64     main_remid();
 65     while(op != 'q')
 66     {
 67         cin >> op;
 68         switch(op)
 69         {
 70             case '1':
 71                 sort_no(lst);
 72                 break;
 73             case '2':
 74                 add(lst);
 75                 break;
 76             case '3':
 77                 find(lst);
 78                 break;
 79             case '4':
 80                 del(lst);
 81                 break;
 82             case '5':
 83                 sort_sum(lst);
 84                 break;
 85             case '6':
 86                 main_remid();
 87                 break;
 88             default:
 89                 cout << "输入指令未知，请重新输入" << endl;
 90                 break;
 91         }
 92         if(op != 'q')
 93             cout << " 请继续选择您想要的操作:" << endl;
 94     }
 95     return 0;
 96 }
 97
 98 /*增加学生*/
 99 int add(list<student> &lst)
100 {
101     string No;
102     string Name;
103     double Math;
104     double Eng;
105     double Chn;
106     double Cpro;
107     cout << " 请输入要增加学生的学号：" << endl;
108      cin >> No;
109      for(list<student>::iterator it=lst.begin(); it!=lst.end(); it++)
110          if(No == it->getno()){
111              cout << "添加失败，此学号已存在，请重新操作" << endl;
112              return 0;
113          }
114      cout << " 请输入要增加学生的姓名" << endl;
115      cin >> Name;
116      cout << " 请输入要增加学生的数学成绩：" << endl;
117      cin >> Math;
118      cout << " 请输入要增加学生的英语成绩：" << endl;
119      cin >> Eng;
120      cout << " 请输入要增加学生的语文成绩：" << endl;
121      cin >> Chn;
122      cout << " 请输入要增加学生的C语言成绩：" << endl;
123      cin >> Cpro;
124      student *st = new student(No, Name, Math, Eng, Chn, Cpro);
125      lst.push_back(*st);
126 }
127
128 /*查询学生信息*/
129 int find(list<student> &lst)
130 {
131     cout << "请输入要查询学生的学号：" << endl;
132     string no;
133     cin >> no;
134     for(list<student>::iterator it=lst.begin(); it!=lst.end(); it++)
135     {
136         if(no == it->getno())
137         {
138             score_remind();
139             cout << *it << endl;
140             return 0;
141         }
142     }
143         cout << "不存在此学号，请重新选择操作" << endl;
144 }
145
146 /*删除学生*/
147 int del(list<student> &lst)
148 {
149     cout << " 请输入要删除学生的学号：" << endl;
150     string no;
151     string name;
152     cin >> no;
153     for(list<student>::iterator it=lst.begin(); it!=lst.end(); it++)
154         if(no == it->getno())
155         {
156             no = it->getno();
157             name = it->getname();
158             lst.erase(it);
159             cout << "学生" << no << " " << name << "删除成功" << endl;
160             return 0;
161         }
162     cout << " 删除失败，不存在此学号" << endl;
163 }
164
165 /*按学号升序打印学生成绩*/
166 void sort_no(list<student> &lst)
167 {
168     list<student> temp;
169     temp.push_front(*lst.begin());
170     for(list<student>::iterator it=++lst.begin(); it!=lst.end(); it++)
171     {
172         list<student>::iterator jt = temp.begin();
173         while(jt!=temp.end() && strcmp(it->getno().c_str(), jt->getno().c_str()))
174             jt++;
175         temp.insert(jt, *it);
176     }
177     score_remind();
178     for(list<student>::iterator it=temp.begin(); it!=temp.end(); it++)
179     {
180         cout << *it << endl;
181     }
182 }
189
190 /*按成绩升序打印学生成绩*/
191 void sort_sum(list<student> &lst)
192 {
193     list<student> temp;
194     temp.push_front(*lst.begin());
195     for(list<student>::iterator it=++lst.begin(); it!=lst.end(); it++)
196     {
197         list<student>::iterator jt = temp.begin();
198         while(jt!=temp.end() && it->getsum()<jt->getsum())
199             jt++;
200         temp.insert(jt, *it);
201     }
202     score_remind();
203     for(list<student>::iterator it=temp.begin(); it!=temp.end(); it++)
204     {
205         cout << *it << endl;
206     }
207 }
208
209 /*输出主要提示信息 */
210 void main_remid()
211 {
212     cout << "\t\t\t学生成绩类" << endl << endl;
213     cout << "\t\t1.查询所有学生的成绩信息" << endl;
214     cout << "\t\t2.增加学生" << endl;
215     cout << "\t\t3.查找学生" << endl;
216     cout << "\t\t4.删除学生" << endl;
217     cout << "\t\t5.查看总分排名" << endl;
218     cout << "\t\t6.查看提示" << endl;
219     cout << "\t\tq.退出系统" << endl << endl;
220 }
221
222 /*输出成绩提示信息*/
223 void score_remind()
224 {
225     cout << "\t\t\t 学生成绩信息" << endl << endl;
226     cout << "\t学号\t" << "姓名\t" << "数学\t" << "英语\t"
227     << "语文\t" << "C语言\t" << "总成绩" << endl;
228 }