排序算法之基数排序,随机数的产生和程序运行时间的计算

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一,基数排序

基本思想:

按最低位优先法先对低位关键字进行排序,直到对最高位关键字排序为止,经过若干次分配和收集来实现排序

基数排序中用到了箱排序,每个箱子都是先进先出,因此采用队列是最合理的数据结构。如下图:

开始采用顺序表的存储结构,每次分派10个Length长的队列,写了很多代码,运行却发现速度很慢,不符合基数排序的理论时间复杂度O(k*n),而且消耗内存也很多(10*n).找了原因可能是自己写的队列影响了速度,因此采用了以数组做存储结构,只分配n的长度,设一个计数标志数组记录存储位置。

二,随机数产生

首先调用srand((int)time(NULL))函数,设定随机数种子。返回的随机数(确切地说是伪随机数)实际上都是根据递推公式计算的一组数值,当序列足够长,这组数值近似满足均匀分布。先调用srand初始化,一般用当前日历时间初始化随机数种子,这样每次执行代码都可以产生不同的随机数。

函数rand()可以生成0—RAND_MAX()之间的一个随机数,其中RAND_MAX 是stdlib.h 中定义的一个整数,它与系统有关。测试系统值RAND_MAX为32767,可以编写自己的库函数更改,由于本系统重在序列个数多少,和整数大小范围关系不大,因此没有在系统中实现。

本系统编写了一个随机产生low和high之间的整数:int RandomInteger(int low,int high)

其中产生low和high之间的函数语句:k=(long)(rand()%(high-low+1)+low);

三,时间函数

clock_t start, finish;

double duration;

start = clock();

radixsort(L,10000);

finish = clock();

duration = (double)(finish – start) / CLOCKS_PER_SEC;


——————————————代码分界线———————————————————————————

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include <stdlib.h>
#include<time.h>
//辅助函数,求数据的最大位数
int maxbit(int L[],int n)  { 
  int d = 1,i=0; //保存最大的位数
  int p=10;
  	for(i = 0;i < n; i++) {
    while(L[i] >= p) {
      p *= 10;
      d++;
    }
  }
  return d;
}
//基数排序
void radixsort(int L[],int len)  { 
  int d = maxbit(L,len); 
  long * tmp  = (long *)malloc(len*sizeof(long));
  long * count  = (long *)malloc(10*sizeof(long));; //计数器,10个桶 
  long i,j,k;
  int radix = 1;
  for(i = 1; i <= d; i++) 
  {  //进行d次排序    
  	for(j = 0; j < 10;j++) //每次分配前清空计数器
		count[j] = 0; 
    for(j = 0;j < len; j++) 
	{ //统计每个桶中的记录数
        k = (L[j]/radix)%10; 
        count[k]++;
 	}
    for(j = 1;j < 10; j++) //将tmp中的位置依次分配给每个桶 
      count[j] = count[j-1] + count[j];
    for(j = len-1;j >= 0;j--) 
	{ //将所有桶中记录依次收集到tmp中
		k = (L[j]/radix)%10;
		count[k]--;
  		tmp[count[k]] = L[j];
    }
    for(j = 0;j < len;j++) //将临时数组的内容复制到L中
        L[j] = tmp[j];
    radix = radix*10;
  } 
  free(tmp);
  free(count);
} 
int RandomInteger(long low,long high)
{
	long k;
	k=(long)(rand()%(high-low+1)+low);
	return k; 
} 
int main()
{
	long i=0;
	long * L  = (long *)malloc(10000*sizeof(long));
	clock_t start, finish; 
	double duration; 
	
		srand( (long)time( NULL ) ); 
		for(i=0;i<10000;i++)
		{
			L[i]=i;//RandomInteger(0,10000);
		}
	
	
 	start = clock();
	radixsort(L,10000);
	finish = clock(); 
	duration = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC;  
	for(i=0;i<10000;i++)
	{
		printf("%7.2ld   ",L[i]);
	}
	printf("%5.4lfs  ",duration);
	getchar();
	getchar();
	getchar();
	return 0;
}



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