2021/05/09 1035 插入与归并 (25 分)

本文介绍如何根据原始序列和中间序列判断排序算法类型,提供插入排序和归并排序的判断方法及实现代码。

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根据维基百科的定义:
插入排序是迭代算法,逐一获得输入数据,逐步产生有序的输出序列。每步迭代中,算法从输入序列中取出一元素,将之插入有序序列中正确的位置。如此迭代直到全部元素有序。

归并排序进行如下迭代操作:首先将原始序列看成 N 个只包含 1 个元素的有序子序列,然后每次迭代归并两个相邻的有序子序列,直到最后只剩下 1 个有序的序
现给定原始序列和由某排序算法产生的中间序列,请你判断该算法究竟是哪种排序算法?

输入格式:

输入在第一行给出正整数 N (≤100);随后一行给出原始序列的 N 个整数;最后一行给出由某排序算法产生的中间序列。这里假设排序的目标序列是升序。数字间以空格分隔。

输出格式:

首先在第 1 行中输出Insertion Sort表示插入排序、或Merge Sort表示归并排序;然后在第 2 行中输出用该排序算法再迭代一轮的结果序列。题目保证每组测试的结果是唯一的。数字间以空格分隔,且行首尾不得有多余空格。

输入样例 1:

10
3 1 2 8 7 5 9 4 6 0
1 2 3 7 8 5 9 4 6 0
输出样例 1:

Insertion Sort
1 2 3 5 7 8 9 4 6 0
输入样例 2:

10
3 1 2 8 7 5 9 4 0 6
1 3 2 8 5 7 4 9 0 6
输出样例 2:

Merge Sort
1 2 3 8 4 5 7 9 0 6

为了做这道题,特意花了一天时间学习了插入排序和归并排序算法。又花了一个下午的时间搞定这道题。
解题思路:
由于题目的意思是说给出的序列要么通过插入排序要么通过归并排序得来,所以判断的时候只要判断比较简单的插入排序即可。如果不是插入排序,那必定就是归并排序。
判断插入函数:
从后往前扫描两个序列 当出现不同的时候,记录下该位置flag并结束扫描。再从头到标记点flag扫描中间序列,如果出现降序那么就是归并排序,返回0;如果是升序即为插入排序,返回flag;
处理插入排序
使用库函数qsort,对中间序列从0到flag进行排列,然后输出排好序的中间序列。

qsort(b,flag+2,sizeof(int),cmp);//flag+2的原因是flag指的是那个不同点的下标,而不是要排序的长度

处理归并排序
将中间序列看成由若干个L长度的序列以及尾巴序列组合而成;此时我们只要找到长度L就行。我们在若干个2的n次方里面进行扫描,当出现降序时,L就是这个2的n次方;找到L就好办了,把若干个L长度的序列用qsort排序,再把最后的尾巴序列排序;输出中间序列即可。
寻找长度L

int booL=1,L;
	 	 for(i=2;i<n&&booL==1;i*=2)
	 	 {
	 	 	for(j=0;j<n/i&&booL==1;j++)
	 	 	{
	 	 		for(k=j*i+1;k<i*j+i&&booL==1;k++)
	 	 		{
	 	 			if(b[k-1]>b[k])
	 	 			{
	 	 				booL=0;
	 	 				L=i;
					  }
				  }
			  }
		  }
		  for(i=0;i<n-L;i+=L)
		  {
		  	qsort(b+i,L,sizeof(int),cmp);
		  }
		  qsort(b+i,n-(n/L)*L,sizeof(int),cmp);
	 }

本题要注意的坑点:
一个是当n为0或者1的时候,直接return就行了
另一个是插入排序那一块 有可能出现一些序列 比如说
原始序列:1 9 5 4 10 11 8
中间序列:1 4 5 9 10 11 8
用我们的处理方式得出的答案仍然是:1 4 5 9 10 11 8
此时我们要修改的地方就是把flag往后移到非升序的位置即可。

for(i=flag;i<n;i++){	//因为测试点2的问题需要找到下一个逆序的元素,将其插入
    	if(b[i]>b[i+1]){
    		flag=i;
    		break;
		}

完整代码:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> 
int cmp(const void *a,const void *b)
{
	return *(int *)a-*(int *)b;
}
int judge(int a[],int b[],int n) 
{
	int i,flag;
	for(i=n-1;i>0;i--)
	{
		if(a[i]!=b[i])
		{
			flag=i;
			break;
		}
	}
	for(i=1;i<flag;i++)
	{
		if(b[i-1]>b[i])		
		return 0;		
	}
	return flag;
}
int main()
{
	int i,j,k,a[100],b[100],n;
	scanf("%d",&n);
	for(i=0;i<n;i++)
	scanf("%d",&a[i]);
	for(i=0;i<n;i++)
	scanf("%d",&b[i]);
	if(n==0||n==1)
	return 0;
	if(judge(a,b,n)!=0) //若是插排
	{
		printf("Insertion Sort\n");
		int flag=judge(a,b,n);
		for(i=flag;i<n;i++){	//因为测试点2的问题需要找到下一个逆序的元素,将其插入
    	if(b[i]>b[i+1]){
    		flag=i;
    		break;
		}
	}
	qsort(b,flag+2,sizeof(int),cmp);		
	 } 
	 else
	 {
	 	 printf("Merge Sort\n");
	 	 int booL=1,L;
	 	 for(i=2;i<n&&booL==1;i*=2)
	 	 {
	 	 	for(j=0;j<n/i&&booL==1;j++)
	 	 	{
	 	 		for(k=j*i+1;k<i*j+i&&booL==1;k++)
	 	 		{
	 	 			if(b[k-1]>b[k])
	 	 			{
	 	 				booL=0;
	 	 				L=i;
					  }
				  }
			  }
		  }
		  for(i=0;i<n-L;i+=L){	 
		  	qsort(b+i,L,sizeof(int),cmp);	
		  	}	  
		  qsort(b+i,n-(n/L)*L,sizeof(int),cmp);
	 }
         for(i=0;i<n;i++)
		{
		if(i==n-1)			
		printf("%d",b[i]);			
		else
		printf("%d ",b[i]);	
		}
	return 0;
}
### C++ 中插入排序归并排序的实现 #### 插入排序 插入排序是一种简单直观的排序算法。该算法通过构建有序序列,对于未排序数据,在已排序序列中从后向前扫描,找到相应位置并插入。 ```cpp void insertionSort(int arr[], int n) { for (int i = 1; i < n; ++i) { int key = arr[i]; int j = i - 1; while (j >= 0 && arr[j] > key) { arr[j + 1] = arr[j]; --j; } arr[j + 1] = key; } } ``` 这段代码展示了如何逐步将每个元素插入到已经排序的部中[^1]。 #### 归并排序 归并排序采用治法的思想,先递归地把数组成两个子数组别进行排序,再将这两个子数组合并成一个有序数组。 ```cpp void merge(int arr[], int l, int m, int r) { int n1 = m - l + 1; int n2 = r - m; int L[n1], R[n2]; for (int i = 0; i < n1; i++) L[i] = arr[l + i]; for (int j = 0; j < n2; j++) R[j] = arr[m + 1 + j]; int i = 0; int j = 0; int k = l; while (i < n1 && j < n2) { if (L[i] <= R[j]) { arr[k] = L[i]; i++; } else { arr[k] = R[j]; j++; } k++; } while (i < n1) { arr[k] = L[i]; i++; k++; } while (j < n2) { arr[k] = R[j]; j++; k++; } } void mergeSort(int arr[], int l, int r) { if (l < r) { int m = l + (r - l) / 2; mergeSort(arr, l, m); mergeSort(arr, m + 1, r); merge(arr, l, m, r); } } ``` 此部实现了完整的归并排序逻辑,包括割数组以及最终的合并操作[^4]。 这两段代码提供了两种不同的排序方式——插入排序适合较小规模的数据集;而归并排序则适用于更大范围内的应用场景,并且具有更稳定的性能表现。
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