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1、数据结构实验四1. 实验要求置换-选择排序的实现【问题描述】 对文件中的记录的关键字采用外部排序的置换-选择算法实现。【实验要求】 设计置换-选择排序的模拟程序。（1）记录存储在文件中。（2）采用多路归并算法实现。（3）采用置换-选择算法实现。2 实验描述外部排序过程中，为了减少外存读写次数需要减小归并趟数(外部排序的过程中用到归 并)，外部排序1 (其中k为归并路数，n为归并段的个数)。增加k和减小n都可以达到减 小归并趟数的目的。置换-选择排序就是一种减小n的、在外部排序中创建初始归并段时用 到的算法。它可以让初始归并段的长度增减，从而减小初始归并段的段数(因为总的记录数 是一定的)。置换
2、-选择排序是在树形选择排序的基础上得来的，它的特点是：在整个排序(得到初 始归并段)的过程中，选择最小(或最大)关键值和输入、输出交叉或并行进行。它的主要 思路是：用败者树从已经传递到内存中的记录中找到关键值最小(或最大)的记录，然后将 此记录写入外存，再将外存中一个没有排序过的记录传递到内存(因为之前那个记录写入外 存后已经给它空出内存)，然后再用败者树的一次调整过程找到最小关键值记录(这个调整 过程中需要注意：比已经写入本初始归并段的记录关键值小的记录不能参见筛选，它要等到 本初始段结束，下一个初始段中才可以进行筛选)，再将此最小关键值记录调出，再调入新 的记录依此进行指导所有记录已经排序
3、过。内存中的记录就是所用败者树的叶子节点。开发环境：VC6.0。3.置换-选择排序的实现/A是从外存读入n个元素后所存放的数组template void replacementSelection(Elem * A, int n, const char * in, const char * out)Elem mval; 存放最小堆的最小值Elem r;/存放从输入缓冲区中读入的元素FILE * iptF; /输入文件句柄FILE * optF;/输出文件句柄Buffer input;/输入 bufferBuffer output;/ 输出 buffer/初始化输入输出文件initFiles(in
4、putFile, outputFile, in, out);/初始化堆的数据，读入n个数据initMinHeapArry(inputFile, n, A);/建立最小值堆MinHeap H(A, n, n);初始化inputbfer,读入部分数据initInputBuffer(input, inputFile);for(int last = (n-1); last = 0;)mval = H.heapArray0;/堆的最小值sendToOutputBuffer(input,output,iptF,optF, mval); input.read(r); /从输入缓冲区读入一个记录 if(!le
5、ss(r, mval) H.heapArray0 = r;else /否则用 last 位置记录代替根结点，把 r 放到 lastH.heapArray0 = H.heapArraylast;H.heapArraylast = r;H.setSize(last);last-; if (last!=0) H.SiftDown(0);endUp(output,inputFile,outputFile);4详细设计设计思想:1. 初始化最小堆：目的是提高 RAM 中排序的效率(a) 从缓冲区读 M 个记录放到数组 RAM 中(b) 设置堆尾标志：LAST = M 1(c) 建立一个最小值堆2. 重复
6、以下步骤，直至堆空(结束条件)(即LAST 0)(a) 把具有最小关键码值的记录(根结点)送到输出缓冲区(b) 设R是输入缓冲区中的下一条记录1. 如0果R的关键码不小于刚输出的关键码值，则把R放到根结点2. 否则，使用数组中LAST位置的记录代替根结点，然后把R放到LAST位置。设置LAST = LAST-1(c) 重新排列堆，筛出根结点算法结束后，RAM中也填满了不能处理的数据，直接建成堆，留待下一顺串来处理 大小是M的堆，最小顺串的长度为M的记录 至少原来堆中的那些记录将成为顺串的一部分最好情况下，如输入已经被排序，有可能一次就把整个文件生成为一个顺串平均长度2M 文件保存，读取函数#d
7、efine MAXKEY INT_MAX#define RUNEND_SYMBOL INT_MAX#define w 6#define M 10#define N 24typedef int KeyType;/ 定义关键字类型为整型typedef int InfoType; / 定义其它数据项的类型/ 记录类型typedef structKeyType key;InfoType otherinfo;RedType;typedef int LoserTreew;typedef structRedType rec;KeyType key；int rnum;RedNode, WorkAreaw;主函
8、数int main()RedType aN=51, 1,49, 2,39, 3,46, 4,38, 5,29, 6,14, 7,61, 8,15, 9,30,10, 1,11,48,12, 52,13, 3,14,63,15,27,16, 4,17,13,18, 89,19,24,20,46,21,58,22,33,23,76,24 ;RedType b; / 中介FILE *fi,/输入文件*fo;/输出文件LoserTree ls;/ 败者树WorkArea wa; / 内存工作区int i, k, j = RUNEND_SYMBOL;char s3,fname4;fo = fopen(o
9、ri,wb);fwrite(a, sizeof(RedType), N, fo);fclose(fo);fi = fopen(ori,rb);printf(大文件的记录为:n);for(i = 1; i = N; i+)fread(&b,sizeof(RedType),1,fi);print(b);if(i % M = 0)printf(n);printf(nn);rewind(fi);fo = fopen(out,wb);/ 用置换选择排序求初始归并段 Replace_Selection(ls, wa, fi, fo); fclose(fo);fclose(fi);fi = fopen(ou
10、t,rb);printf(初始归并段文件的记录为:n);i = 1;dok = fread(&b, sizeof(RedType), 1, fi);if(k = 1)print(b);if(b.key = j)printf(nn);while(k = 1);printf(n);rewind(fi);k = 0;while(!feof(fi)itoa(k,s,10);strcpy(fname,f);strcat(fname,s);fo = fopen(fname,wb);doi = fread(&b,sizeof(RedType),1,fi);if(i = 1)fwrite(&b,sizeof(
11、RedType),1,fo);if(b.key = j) / 1个归并段结束 k+;fclose(fo); break;while(i=1);fclose(fi);printf(共产生d个初始归并段文件n, k);system(pause);return 0;5 程序编码#include #include #include #include #include #define MAXKEY INT_MAX#define RUNEND_SYMBOL INT_MAX#define w 6#define M 10#define N 24 typedef int KeyType;typedef int
12、InfoType;typedef structKeyType key;InfoType otherinfo;RedType;typedef int LoserTreew;typedef structRedType rec;KeyType key;int rnum;RedNode, WorkAreaw;void Select_MiniMax(LoserTree ls,WorkArea wa,int q) int p, s, t;t = (w+q)/2;p = lst;for(; t 0;)if(wap.rnum waq.rnum | wap.rnum = waq.rnum& wap.key wa
13、q.key)s=q;q=lst;lst=s;t = t/2;p = lst;ls0 = q;void Construct_Loser(LoserTree ls, WorkArea wa, FILE *fi) int i;for(i = 0; i = 0; -i)fread(&wai.rec, sizeof(RedType), 1, fi);wai.key = wai.rec.key; / 提取关键字wai.rnum = 1; / 其段号为1 Select_MiniMax(ls,wa,i); / 调整败者树void get_run(LoserTree ls,WorkArea wa,int rc,int *rmax,FILE*fi,FILE *fo)int q;KeyType minimax;while(wals0.rnum = rc)q = ls0;minimax = waq.key;fwrite(&waq.rec, sizeof(RedType), 1, fo);fread(&waq.rec,sizeof(RedType),1,fi);if(feof(fi)waq.rnum = *rmax+1; waq.key = MAXKEY;elsewaq.key = waq
