直接插入排序的C++实现及随机数组的产生方法

本文介绍了一种常见的排序算法——插入排序,并通过C++代码实现了该算法。文章首先定义了一个生成随机数组的函数,接着详细展示了如何使用插入排序对数组进行排序的过程。最后通过打印排序前后的数组来验证算法的有效性。

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#include<iostream>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
#include<time.h>
#include<cstdio>
using namespace std;
// 生成元素为随机数的数组
void Random(int a[],int n)
{
    int i=0;
    srand( (unsigned)time( NULL ) );
    while(i<n)
    {
        a[i++]=rand();
    }
}
void InsertSort(int a[], int n)
{
    int i, j, temp;
    for (i = 1; i < n; i++)
    {
        temp = a[i];//这个是未排序数据的第一个,要把它插入到合适的位置
        for (j = i-1; j >= 0 && temp < a[j]; j--)//a[j]是排序区的最后一个数据
        a[j+1] = a[j];//a[j]是排序区的最后一个数据
        //第一次循环式,a[j+1] 即a[i]的位置因为后移而被占据,但是他有备份
         if(j!=(i-1)) /*第i个数字比前面的都大,不需要重新插入*/
        {
            a[j+1]=temp;
        }
        /*当跳出循环时,说明temp >= a[j],循环体未执行,上一个循环的执行
        结果是a[j+2] = a[j+1],a[j+1]位置已经空出,且a[j]<=temp<a[j+1]
        为保持有序,a[j+1] = temp*/
    }
}
void print(int a[], int len)
{
    int i;
    for (i = 0; i < len; i++)
    printf("%6d   ", a[i]);
    printf("\n");
}
int main()
{
    int a[30] = {0};
    Random(a,30);
    print(a,30);
    InsertSort(a, 30);
    cout<<"------------------------------------"<<endl;
    print(a,30);
    return 0;
}



                
<think>好的,我现在需要帮助用户找到C++直接插入排序实现方法,并且用户要求示例代码包含main函数、随机生成和待排序序列。首先,我得回顾一下直接插入排序的基本原理,确保自己理解正确。直接插入排序的工作方式是将每个元素插入到已排序序列中的适当位置,逐步构建有序序列。时间复杂度是$O(n^2)$,适用于小规模数据或部分有序的数据。 接下来,我需要参考用户提供的引用内容。引用[1]和引用[3]提到了直接插入排序与其他排序算法的比较,特别是与希尔排序和冒泡排序的性能测试。引用[5]提到了C++实现函数模板的方法,但用户可能不需要模板,只需要一个具体的实现。引用[2]和引用[4]提供了快速排序的示例,但用户现在需要的是直接插入排序,所以这些可能帮助不大。 用户需要的是完整的C++代码,包括main函数、随机生成排序过程。因此,我需要构建一个包含这些部分的示例。首先,在main函数中生成随机数组,这需要用到srand和rand函数,并包含头文件<stdlib.h>和<time.h>。然后,实现插入排序函数,参数应该是一个数组及其长度。插入排序的算法逻辑是从第二个元素开始,逐个向前比较并插入正确位置。 需要注意的是,直接插入排序通常使用双层循环,外层循环遍历每个元素,内层循环将当前元素与前面的已排序元素比较并移动。在代码实现中,可能需要使用临时变量存储当前元素的值,并在找到插入位置后,将元素插入到正确的位置。 验证代码的正确性也很重要。例如,生成随机数组后,打印排序前后的数组以确认排序是否正确。另外,测试不同规模的数组,比如用户提到的1000个数据,虽然示例中可能用较小的n来演示。 用户提供的引用[1]中的testOP函数可以作为一个参考,因为它比较了插入排序和希尔排序的时间,但用户当前不需要性能比较,只需要插入排序实现。所以代码中不需要包含时间计算,除非用户特别要求,但根据问题描述,用户主要需要示例代码,因此这部分可以省略。 另外,代码的格式和规范也很重要,比如函数命名、变量命名要清晰,注释可以适当添加以提高可读性。例如,InsertSort函数名明确表示插入排序,参数a和n分别代表数组和长度。 最后,确保代码没有语法错误,比如循环的正确使用,数组的正确处理,以及随机生成的正确初始化。例如,srand(time(NULL))用于初始化随机种子,确保每次运行生成随机数不同。同时,在C++中,动态数组int a[n]可能需要编译器支持C99标准或使用new来分配内存,但用户提供的引用[2]中使用了int a[n],所以可能用户的环境支持变长数组,或者应该使用动态分配。但为了兼容性,可能需要使用vector或者动态分配,但根据用户提供的示例,使用int a[n]可能更简洁,所以这里沿用。 总结步骤: 1. 包含必要的头文件,如<iostream>, <stdlib.h>, <time.h>。 2. 实现InsertSort函数,参数为数组和长度。 3. 在main函数中生成随机数组,并输出排序前后的结果。 4. 编写代码,确保正确性和可读性。 现在,将这些思路整合成一个完整的C++代码示例,并附上解释,确保用户能够理解每个部分的作用。同时,生成相关问题,帮助用户进一步学习。</think>以下是C++实现直接插入排序的示例代码,包含随机生成和完整测试流程: ```cpp #include <iostream> #include <cstdlib> #include <ctime> void InsertSort(int a[], int n) { for(int i = 1; i < n; ++i) { int key = a[i]; int j = i - 1; // 将比key大的元素后移 while(j >= 0 && a[j] > key) { a[j+1] = a[j]; --j; } a[j+1] = key; // 插入正确位置 } } int main() { const int N = 10; int arr[N]; srand(time(nullptr)); // 设置随机种子 std::cout << "原始序列: "; for(int i = 0; i < N; ++i) { arr[i] = rand() % 100; // 生成0-99的随机数 std::cout << arr[i] << " "; } InsertSort(arr, N); std::cout << "\n排序结果: "; for(int i = 0; i < N; ++i) { std::cout << arr[i] << " "; } return 0; } ``` 算法特点说明: 1. 时间复杂度:最好情况$O(n)$,最坏情况$O(n^2)$ 2. 空间复杂度:$O(1)$(原地排序) 3. 稳定性:稳定排序算法 4. 适用场景:小规模数据或基本有序序列[^5]
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