Сортировка массива методом Шелла
Отчёт по практике
Выполнили: cт.гр. 97ЭЭ3 Толмач М., Ерегин П., Синева Т.
Пензенский государственный университет, Кафедра "Экономическая кибернетика"
Пенза 1998 г.
Задание
Цель работы: изучить метод Шелла для сортировки строкового массива и применить этот метод на практике.
Заданием на практическую работу является разработка программы на языке программирования Borland С++ v.3.1. для сортировки массива строк по их индексному значению. Значения элементов массива и их индексы задаются пользователем с клавиатуры.
Введение
В настоящее время индустрия производства компьютеров и программного обеспечения для них является одной из наиболее важных сфер экономики развитых стран. Ежегодно в мире продаются десятки миллионов компьютеров. Только в США объем продаж компьютеров составляет десятки миллионов долларов и постоянно продолжает расти.
В чем же причины такого стремительного роста индустрии персональных компьютеров и их сравнительная выгодность для многих деловых применений?
Простота использования, обеспеченная с помощью диалогового способа взаимодействия с компьютером.
Относительно высокие возможности по переработке информации, наличие программного обеспечения, а так же мощных систем для разработки нового программного обеспечения.
Язык С++ - универсальный язык общего назначения, область приложений которого - программирование систем в самом широком смысле. Кроме этого, С++ успешно используется как во многих приложениях, так и в мощных операционных системах.
1 Входные данные
Входными данными в программе является число элементов массива, значение индекса каждого элемента и строковые элементы массива. Все эти данные вводятся пользователем с клавиатуры по запросу программы. Число элементов массива не должно превышать 32767. Индексы элементов массива должны быть целочисленными значениями.
2 Выходные данные
Выходными данными в программе является исходный и отсортированный методом Шелла массив, которые выводятся на экран по запросу пользователя.
3 Архитектура программы
Данная программа разработана на языке программирования С++ и состоит из следующих функциональных модулей:
1) menu - обработчик меню;
2) input - ввод данных;
3) output - вывод данных;
4) sort - сортировка Шелла;
5) Основная программа.
1.Функция menu:
Осуществляет вывод на экран меню , опрос клавиатуры в бесконечном цикле и передвижение цветного курсора по пунктам меню. При нажатии клавиши ‘Esc’ возвращает -1, при нажатии клавиши с номером пункта меню возвращает этот номер, при нажатии клавиши ‘Enter’ возвращает номер текущего пункта меню.
Параметры для вызова функции menu: x,y – координаты меню на экране, *capt – содержимое меню.
2.Функция input:
Осуществляет ввод индексов и элементов массива с клавиатуры, возвращает количество введенных элементов.
Параметры для вызова функции mas[] –указатель на массив, stn – номер первого вводимого элемента.
3.Функция output:
Осуществляет вывод содержимого массива на экран.
Параметры для вызова функции mas[] –указатель на массив, num – число элементов массива.
4.Функция sort:
Осуществляет сортировку массива по индексам элементов методом Шелла.
Сортировка методом Шелла заключается в следующем: сначала отдельно группируются и сортируются элементы, отстоящие друг от друга на расстоянии 9. После первого прохода элементы перегруппировываются и вновь сортируются элементы, отстоящие друг от друга на расстоянии 5, затем сортируются элементы,. отстоящие друг от друга на расстоянии 3, и наконец , на четвертом проходе идет обычная или одинарная сортировка.
Параметры для вызова функции mas[] –указатель на массив, num – число элементов массива.
5. Основная программа:
Осуществляет установку цветов, очистку экрана, вызов, функции обработки меню и в зависимости от возвращенного значения вызов одной из следующих функций: input, output, sort.
Список литературы
1. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных: Пер с англ. -М.: Мир,1989. - 360 с., ил.
2.Бьярн Страуструп. Язык программирования С++. в двух частях. Пер. с англ. Киев:"ДиаСофт",1993.-296 с. ил.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Распечатка программы
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#include <string.h>
// Данные одного элемента массива
struct one_elem {
int n; // Индекс
char st[100]; // Данные
};
// Обработка меню
int menu(int x,int y,char * capt);
// Ввод данных
int input(one_elem mas[],int stn);
// Вывод данных
void output(one_elem mas[],int num);
// Сортировка Шелла
void sort(one_elem mas[],int num);
// Обработка меню
int menu(int x,int y,char * capt) {
int n,m; // Счетчики
int num; // Количество пунктов
int k; // Выбранный пункт
char * pt; // Временный указатель на символ
char c; // Считанный с клавиатуры символ
// Вычисляем количество пунктов
num=strlen(capt)/20;
// Курсор на нулевой элемент
k=0;
// Бесконечный цикл обработки
for (;;) {
// Вывод меню
pt=capt;
for (n=0;n<num;n++) {
gotoxy(x,y+n);
// Закраска пункта, на который указывает курсор
if (n==k) {
// Закраска
textbackground(12);
textcolor(14);
} else {
// Нормальный
textbackground(3);
textcolor(1);
}
cprintf("%d) ",n+1);
for (m=0;m<20;m++) cprintf("%c",*(pt++));
}
textbackground(3);
textcolor(1);
// Опрос клавиатуры
c=getch();
if (!c) c=getch();
// Проверка, не нажата ли клавиша с цифрой
if (((c-'1')>=0)&&((c-'1')<num)) {
// Установка указателя в зависимости от нажатой цифры
k=c-'1';
// Запись в буфер клавиатуры символа ENTER
ungetch(13);
} else {
// Анализ
switch(c) {
// Вверх
case (72):
if (k>0) k--; else k=num-1;
break;
// Вниз
case (80):
if (k<(num-1)) k++; else k=0;
break;
// Выход по ESC - возвращается -1
case (27):
return -1;
// Выход по ENTER - возвращается номер пункта
case (13): return k;
}
}
}
}
// Ввод данных
// Возвращаемое значение - количество введенных элементов
// Входные параметры - указатель на массив и номер первого вводимого элемента
int input(one_elem mas[],int stn) {
clrscr(); // Очистка массива
int x; // Индекс
int num; // Количество введенных элементов
int n; // Счетчик
char a[100]; // Данные
// Ввод количества элементов
printf(" Число вводимых элементов: ");
scanf("%d",&num);
printf(" Вводите строчки формата X: Слово \n");
// Ввод элементов
for (n=0;n<num;n++) {
scanf("%d:%s",&x,a);
mas[n+stn].n=x;
strcpy(mas[n+stn].st,a);
};
return num;
}
// Вывод массива
// Входные параметры - указатель на массив и количество элементов
void output(one_elem mas[],int num) {
clrscr();
int n; // Счетчик
printf(" Содержимое массива: \n");
printf(" Индекс Содержимое \n");
// Вывод элементов
for (n=0;n<num;n++)
printf("%5d %s\n",mas[n].n,mas[n].st);
// Ожидание ESC
gotoxy(1,24);
printf(" Нажмите ESC для продолжения ... ");
while (getch()!=27);
}
// Сортировка Шелла
void sort(one_elem mas[],int num) {
int stp[4]={9,5,3,1}; // Шаги сортировки
int fs,mn,p; // Первый, минимальный и текущий элементы
int n; // Счетчик
one_elem prm; // Временная переменная
// Цикл сортировки
for (n=0;n<4;n++) {
fs=0; // Начинать сортировать с начала
// Перебор всего массива
while (fs<num) {
// Поиск минимального элемента
p=fs;
mn=fs;
while (p<num) {
if (mas[p].n<mas[mn].n) mn=p;
p+=stp[n];
}
// Если минимальный элемент отличается от начального, поменять их местами
if (mn>fs) {
prm.n=mas[mn].n;
strcpy(prm.st,mas[mn].st);
mas[mn].n=mas[fs].n;
strcpy(mas[mn].st,mas[fs].st);
mas[fs].n=prm.n;
strcpy(mas[fs].st,prm.st);
}
fs+=stp[n]; // Переход к следующему элементу
}
}
}
// Основная программа
void main() {
one_elem mas[100]; // Массив
int num; // Количество элементов
int st; // Выбранный пункт меню
textbackground(0);
textcolor(15);
clrscr();
do {
// Вывод меню
st=menu(30,5," Ввод данных "
" Добавление данных "
" Вывод данных "
" Сортировка Шелла "
" Выход из программы "
"\x0");
textbackground(0);
textcolor(15);
// Выполнение действий в зависимости от выбранного пункта
switch(st) {
// Ввод данных
case (0):
num=input(mas,0);
break;
// Добавление данных
case (1):
num+=input(mas,num);
break;
// Вывод массива
case (2):
output(mas,num);
break;
// Сортировка
case (3):
sort(mas,num);
break;
}
// Выход по ESC или последнему пункту
} while ((st<4)&&(st!=-1));
clrscr();
}
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Результаты работы программы
Меню:
1) Ввод данных
2) Добавление данных
3) Вывод данных
4) Сортировка Шелла
5) Выход из программы
1) Ввод данных:
Число вводимых элементов: 8
Вводите строчки формата X: Слово
0:sign
1001:else
3000:yes
1535:but
1:past
412:cell
99:alert
2888:object
3) Вывод данных:
Содержимое массива:
Индекс Содержимое
0 sign
1001 else
3000 yes
1535 but
1 past
412 cell
99 alert
2888 object
Нажмите ESC для продолжения ...
2) Добавление данных:
Число вводимых элементов: 1
Вводите строчки формата X: Слово
10000:hello
4) Сортировка Шелла
3) Вывод данных:
Содержимое массива:
Индекс Содержимое
0 sign
1 past
99 alert
412 cell
1001 else
1535 but
2888 object
3000 yes
10000 hello
Нажмите ESC для продолжения ...
5) Выход из программы
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Блок–схема алгоритма программы