h1=[n/2], а hi=h((i-1)/2).

В более поздних работах Хиббард показал, что для ускорения процесса целесообразно определить шаг h1 по формуле:

h1=2**k+1 , где 2**k < n <= 2**(k+1).

После выбора h1 методом вставки упорядочиваются группы, содержащие элементы с номерами позиций

i, i+h1, i+2*h1, ..., i+mi*h1.

При этом i=1,2,...,h1; m[i] - наибольшее целое, удовлетворяющее неравенству i+m[i]*hi <= n.

Затем выбирается шаг h2<h1 и упорядочиваются группы, содержащие элементы с номерами позиций i, i+h2, ..., i+m[i]*h2. Эта процедура со все уменьшающимися шагами продолжается до тех пор, пока очередной шаг h[l] станет равным единице (h1>h2>...>hl). Этот последний этап представляет собой упорядочение всего массива методом вставки. Но так как исходный массив упорядочивался отдельными группами с последовательным объединением этих групп, то общее количество сравнений значительно меньше,     чем n /4, требуемое при методе вставки. Число операций сравнения пропорционально n*(log2(n))**2 .

· Обменная сортировка с разделением (Quicksort).

Данный метод является одним из лучших методов внутренней сортировки и весьма эффективен для больших массивов. Целью каждого шага в данном методе является помещение очередной рассматриваемой записи на конечную позицию внутри массива. Если поступать таким способом, то все записи, предшествующие данной, будут иметь меньший ключ, в то время как все последующие - больший. При использовании такого метода массив всегда делится на два подмассива. Анологичный процесс может быть применен к каждому из этих подмассивов и повторяться до тех пор, пока все записи не будут установлены на их конечные позиции. Используются два индекса i и j с начальными значениями границ массива. Сравниваются ключи K[i] и K[j], и если перестановка не требуется, то j уменьшается на 1, и процесс повторяется.     В том    случае, когда K[i]>=K[j], записи R[i] и R[j] меняются местами. Затем этот процесс повторяется с i, увеличенным на 1, и фиксированным j до тех пор, пока не возникает другая перестановка. В этот момент j снова будет уменьшено на 1, а i останется фиксированным, и т.д. Процесс выполняется до тех пор, пока i<j.

Каждый раз массив разбивается на два подмассива, один из которых обрабатывается, в то время как границы второго запоминаются с тем,     чтобы он был обработан позже. В этих целях может быть использован стек, представляющий собой матрицу из двух столбцов. В первом столбце хранятся нижние границы разделяемых подмассивов, во втором - верхние границы. Всякий раз один из полученных в результате разделения подмассивов подвергается дальнейшему разделению, а границы другого помещаются в свободную строку стека (обычно в стек помещаются границы большего по длине массива, поскольку это уменьшает требуемый размер стека). Как только завершается процесс разделения текущего подмассива, т.е. ее длина станет меньше трех, для разделения берется подмассив, границы которого были занесены в стек последними. Строка стека, в которой хранились эти границы, освобождается. Процесс упорядочения завершается, когда стек полностью освобождается.

Разделение следует применять для подмассивов,     длина которых больше 9, а короткие подмассивы упорядочивать методом вставки.

Стек занимает мало места. Например, стек из 20 строк позволяет упорядочить массив, содержащую до 10**7 записей. Кроме того, в современных языках программирования    при работе рекурсивных программ занесение и извлечение из стека выполняется автоматически, поэтому рекомендуется использовать именно этот механизм. Среднее число сравнений для данного алгоритма составляет n*log(n) где n - число записей в сортируемом массиве, m - размер подмассива, сортируемой методом вставки.

Наихудшей ситуацией при использовании рассмотренного алгоритма является случай, когда массив уже отсортирован. При этом число сравнений порядка n, т.е. алгоритм не лучше сортировки выборкой.

2.2 Описание программы “Sort”

Данный проект создавался с помощью AppWizard - генератором кода, создающим рабочую заготовку Windows-приложения с теми компонентами, именами классов и исходными файлами, что были указаны через диалоговые окна. В частности: в закладке Project выбираем - MFC AppWizard (exe). Затем нужно пройти серию экранов AppWizard:

Step 1: выбираем “Single document”

Step 2: оставляем без изменения

Step 3: без изменения

Step 4: оставляем только флажки “3D controls”, “Docking ToolBar”

Step 5: устанавливаем “As a statically linked library”

Step 6: отображает информацию о созданных классах

После этого AppWizard сгенерирует код для поддержки функциональных возможностей программы на базе библиотеки MFC, т.е. создаст каркас приложения. Рассмотрим некоторые элементы программы, созданные на данном этапе:

Класс CSortApp. Объект класса CSortApp представляет программу. В программе определяется единственный глобальный объект класса CSortApp - theApp. Базовый класс CWinApp определяет основные характеристики объекта theApp.

Класс CSortView. Объект класса CSortView представляет основное окно программы. Когда конструктор вызывает функцию-член Create базового класса CFrameWnd, Windows создаёт действительную оконную структуру, а каркас приложения связывает её с C++-объектом. Функции ShowWindow и UpdateWindow, являющиеся также функциями-членами базового класса, вызываются для вывода окна на экран.

При запуске проекта операционная система вызывает в программе функцию WinMain, а та ищет глобально сконструированный объект класса, производного от CWinApp. В любом приложении, в том числе и в “Sort”, обязательно должна присутствовать эта функция, на которую возлагается ряд специфических задач. И самая важная - создание основного окна программы, с которым должен быть связан код, способный обрабатывать сообщения, передаваемые операционной системой этому окну. В нашем случае при программировании на Microsoft Visual C++ 6.0, с библиотекой классов Microsoft Foundation Class (MFC) Library 6.0, эта функция скрыта внутри каркаса приложения и нет необходимости в её написании, но необходимо понимать, что именно с помощью неё осуществляется связь между операционной системой и программой.

Библиотека MFC прямо поддерживает около 140 функций, обрабатывающих Windows-сообщения. Кроме того, можно определять свои собственные сообщения, связанные с обработчиками команд меню, элементов управления и т.д. В программе “Sort” используется более 40 функций, методов и сообщений Windows. Ниже они перечислены в порядке их появления в программе с кратким описанием:

Format - преобразует типы переменных;

InvalidateRect и Invalidate - обновляют рабочую область и генерируют сообщение WM_PAINT;

DestroyWindow - разрушает окно;

PostQuitMessage - посылает окну сообщение WM_DESTROY;

ShowWindow - отображает или скрывает окно;

UpdateWindow - заставляет окно перерисовать своё содержимое;

TextOut - вывод текста на экран;

После вызова функции UpdateWindow, окно окончательно выведено на экран. Теперь программа должна подготовить себя для получения информации от пользователя через клавиатуру и мышь. Windows поддерживает “очередь сообщений” (message queue) для каждой программы, работающей в данный момент в системе Windows. Когда происходит ввод информации, Windows преобразует её в “сообщение”, которое помещается в очередь сообщений программы. Каждое получаемое окном сообщение идентифицируется номером, который содержится в параметре message оконной процедуры. В заголовочных файлах Windows определены идентификаторы, начинающиеся с префикса WM (“window message”) для каждого типа сообщений. Ниже приведены все сообщения используемые в курсовом проекте:

Сообщение WM_CREATE - это первое сообщение, которое Windows посылает объекту View. Оно передаётся, когда каркас приложения вызывает оконную функцию Create, т.е. в тот момент, когда создание окна ещё не закончено и его не видно на экране. Следовательно, обработчик OnCreate пока не может обращаться к Windows-функциям, доступным только после отображения окна. Такие функции можно вызвать из замещённой функции OnInitialUpdate.

Функция-член OnDraw(). Это виртуальная функция-член класса CView; каркас приложений вызывает её всякий раз, когда приходит сообщение о том, что нужно перерисовать окно отображения. А такая необходимость возникает при масштабировании окна или при появлении ранее скрытой его части, или при изменении программой данных, связанных с этим окном. В первых двух случаях каркас приложения вызывает OnDraw, но если какая-то функция в программе изменяет данные, она должна уведомить об этом Windows, вызвав наследуемую функцию-член Invalidate (или InvalidateRect) для данной области отображения. Вызов Invalidate приводит впоследствии к автоматическому вызову OnDraw.

Windows не разрешает прямой доступ к видеооборудованию, обращение к нему проходит через так называемый контекст устройства (device context), сопоставленный с конкретным окном. В библиотеке MFC контекст устройства - это С++-объект класса CDC, передаваемый функции OnDraw (по указателю) как параметр. Получив указатель на контекст устройства, можно вызывать множество функций-членов CDC, которые и выполняют всю работу по рисованию.

В данном курсовом проекте при вызове функции OnDraw происходит вывод исходного и отсортированного массива на экран, а также информации о количестве перестановок произведённых во время сортировки.

Когда пользователь выбирает пункт меню, Windows посылает программе сообщение WM_COMMAND, содержащее идентификатор этого пункта меню в младшем слове параметра сообщения. Ниже рассмотрены идентификаторы, соответствующее пунктам меню программы:

ID_QUIK - это идентификатор пункта “ Обменная сортировка с разделением (quicksort)” в меню. Выбор этого пункта приводит к сортировке массива данным методом.

ID_SHELL - это идентификатор пункта “Метод Шелла” в меню. Выбор этого пункта приводит к сортировке массива методом Шелла.

ID_PUZIROK - этому идентификатору в меню соответствует пункт “Метод прямого обмена (Пузырька)”. Выбор этого пункта приводит к сортировке массива методом “Пузырька”.

Выбор пункта меню “О программе…”, которому соответствует идентификатор ID_APP_ABOUT, выведет модальное окно диалога, в котором содержится краткая информация о разработчике и программе.

ID_APP_EXIT - этому идентификатору в меню соответствует пункт “Выход”. При выборе этого пункта происходит вызов функции OnDestroy, что приводит к разрушению окна и завершению работы с программой.

3 ИНСТРУКЦИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Запуск программы осуществляется при открытии файла Sort.exe, который находится на дискете. При этом на экране появиться окно, в левой верхней части которого будет видна надпись “Методы сортировки” - это имя программы. Ниже располагается меню, с помощью которого можно выполнить различные действия с данным приложением. При нажатии на пункте меню “Файл”, выпадет, так называемое, всплывающее меню, в котором находится пункт “Выход”. При выборе этого пункта программа закрывается.

Следующий пункт главного меню - это “Сортировка”, подменю которого содержит пункты “Обменная сортировка с разделением (quicksort)”, “Метод Шелла” и “Метод прямого обмена (Пузырька)”. Выбор первого пункта позволяет произвести сортировку массива методом “Обменной сортировки с разделением”. Нажатие на пункте меню “Метод Шелла” приводит к сортировке массива методом Шелла. И выбор последнего подпункта меню сортирует массив методом “Пузырька”.

Последним пунктом меню является “Помощь”. Если выбрать этот пункт, то в подменю можно увидеть пункт: “О программе”, который содержит информацию о разработчике и о самой программе.

Под меню располагается панель инструментов, которая дублирует все пункты основного меню. Ещё ниже расположена клиентская область, в которой происходит весь вывод информации.

Системные требования: Pentium 133, 16 MB RAM, Windows 95/98/2000 NT/XP.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данного курсового проекта были разработана программа на языке высокого уровня Visual C++. А также изучены возможности данного языка.

Систематизированы и закреплены практические навыки использования ЭВМ, программного обеспечения, существующих средств обслуживания системных программистов, а также теоретические знания по основным разделам курса "Объектно-ориентированного программирования". Основное внимание уделено изучению современных методов защиты информации, способов проектирования приложений, объектно-ориентированному и системному программированию.

При выполнении курсового проекта произведено знакомство с реферативными журналами и другими информационными источниками по объектно-ориентированному и системному программированию с целью анализа состояния решаемой задачи.

Получены практические навыки работы в среде Visual C++.

ПРИЛОЖЕНИЕ

#include "stdafx.h"

#include "Sort.h"

#include "SortDoc.h"

#include "SortView.h"

#ifdef _DEBUG

#define new DEBUG_NEW

#undef THIS_FILE

static char THIS_FILE[] = __FILE__;

#endif

//объявление глобальных переменных

int mas[20]={30,5,17,8,1,14,12,3,77,2,45,89,33,21,6}, mas2[20], kol=15, count=0;

CString str;

bool sort=false;

int metod=0;

//1- quicksort

//2- shell

//3- пузырька

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// CSortView

IMPLEMENT_DYNCREATE(CSortView, CView)

BEGIN_MESSAGE_MAP(CSortView, CView)

//{{AFX_MSG_MAP(CSortView)

ON_COMMAND(ID_QUICK, OnQuick)

ON_COMMAND(ID_PUZIROK, OnPuzirok)

ON_COMMAND(ID_SHELL, OnShell)

//}}AFX_MSG_MAP

END_MESSAGE_MAP()

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// CSortView construction/destruction

CSortView::CSortView()

{

// TODO: add construction code here

}

CSortView::~CSortView()

{

}

BOOL CSortView::PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs)

{

// TODO: Modify the Window class or styles here by modifying

// the CREATESTRUCT cs

return CView::PreCreateWindow(cs);

}

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// CSortView drawing

//функция вывода данных на экран

void CSortView::OnDraw(CDC* pDC)

{

CSortDoc* pDoc = GetDocument();

ASSERT_VALID(pDoc);

// TODO: add draw code for native data here

int i;

//выводим исходный массив на экран

for(i=0;i<kol;i++)

{

str.Format("%d,",mas[i]);//формирование строки

pDC->TextOut(10+i*20,10,str);//вывод на экран

}

//если был выбран какой-нибудь метод сортировки

if(sort)

{

if(metod==1)//если выбран Quicksort

pDC->TextOut(10,40,"Обменная сортировка с разделением (quicksort)");//вывод строки на экран

if(metod==2)//если выбран Shell

pDC->TextOut(10,40,"Метод Шелла");//вывод строки на экран

if(metod==3)//если выбран Bubble

pDC->TextOut(10,40,"Метод прямого обмена (Пузырька)");//вывод строки на экран

//выводим отсортированный массив

for(i=0;i<kol;i++)

{

str.Format("%d,",mas2[i]);//формирование строки

pDC->TextOut(10+i*20,80,str);//вывод строки на экран

}

str.Format("Количество перестановок в нашем случае: %d",count);//формирование строки

pDC->TextOut(10,110,str);//вывод строки на экран

if(metod==3)//если был выбран метод "Пузырька"

{

str.Format("Максимальное количество перестановок для массива из %d элементов методом 'Пузырька': %d",kol, kol*(kol-1)/2);//формирование строки

pDC->TextOut(10,140,str);//вывод строки на экран

}

}

}

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// CSortView diagnostics

#ifdef _DEBUG

void CSortView::AssertValid() const

{

CView::AssertValid();

}

void CSortView::Dump(CDumpContext& dc) const

{

CView::Dump(dc);

}

CSortDoc* CSortView::GetDocument() // non-debug version is inline

{

ASSERT(m_pDocument->IsKindOf(RUNTIME_CLASS(CSortDoc)));

return (CSortDoc*)m_pDocument;

}

#endif //_DEBUG

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// CSortView message handlers

//при выборе сортировки Quicksort

void CSortView::OnQuick()

{

//объявление локальных переменных

sort=true;

metod=1;

int i;

count=0;

for(i=0;i<kol;i++)

{

mas2[i]=mas[i];

}

quicksort(0, kol-1);//вызов функции quicksort

Invalidate(true);//перерисовка содержимого окна

}

//при выборе сортировки Shell

void CSortView::OnShell()

{

//объявление локальных переменных

sort=true;

metod=2;

int ii,t=5,i,j, k, s, m, h[6], x;

count=0;

for(ii=0;ii<kol;ii++)

{

mas2[ii]=mas[ii];

}

h[1]=9; h[2]=5; h[3]=3; h[4]=2; h[5]=1;

////////////////////////////////////////////

//АЛГОРИТМ

for(m=1;m<=t;m++)

{

k=h[m];

s=-k;

for(i=k+1; i<=kol;i++)

{

x=mas2[i];

j=i-k;

while (x<mas2[j] && j<kol)

{

mas2[j+k]=mas2[j];

j=j-k;

}

mas2[j+k]=x;

count++;

}

}

x=mas2[0];

mas2[0]=mas2[1];

mas2[1]=x;

////////////////////////////////////////////

Invalidate(true);//перерисовка содержимого окна

}

//при выборе сортировки Bubble

void CSortView::OnPuzirok()

{

//объявление локальных переменных

int dop;

bool end;

count=0;

sort=true;

metod=3;

int i, j;

for(i=0;i<kol;i++)

{

mas2[i]=mas[i];

}

////////////////////////////////////////////

//АЛГОРИТМ

for(i=0;i<kol;i++)

{

end=true;

for(j=i+1;j<kol;j++)

{

if(mas2[i]>mas2[j])

{

dop=mas2[i];

mas2[i]=mas2[j];

mas2[j]=dop;

end=false;

count++;

}

}

if(end==true) break;

}

/////////////////////////////////////////////

Invalidate(true);//перерисовка содержимого окна

}

//функция быстрого поиска

void CSortView::quicksort(int l, int r)

{

int i, j;

i=l;j=r;

{

part(l, r, i, j);

if(i<r)quicksort(i, r);// переход к сортировке левой части

if(j>l)quicksort(l, j);// переход к сортировке правой части

}

}

//функция поиска по частям

void CSortView::part(int l, int r, int &i, int &j)

{

int x, dop;

i=l;

j=r;

x=(l+r)/2;

do

{

while(mas2[i]<mas2[x])

i++;

while(mas2[j]>mas2[x])

j--;

if(i<=j)

{

dop=mas2[i];

mas2[i]=mas2[j];

mas2[j]=dop;

i++;j--;count++;

}

}

while(i<j);

}

Литература

1. Петзольд Ч. Программирование под Windows 95. В двух книгах: BHV - Санкт - Петербург, 1997, silt.

2. Ричард С.Линкер, Том Арчер. Программирование для Windows 98. Библия разработчика. “Диалектика ” - Москва, 1999.-864 с.: ил.- Парал. тит. англ. Уч.пос.

3. Джесс Либерти. С++ за 21 день. ”Вильямс” - Москва, 2000.-816 с.: ил. - Парал.тит. англ.

4. Дэвид Дж. Круглински. Основы С++. “Русская редакция” - Москва, 1997.- 696 с.: ил.

5. Кэйт Грегори. Использование Visual C++. “Вильямс” - Москва, 1999.-864 с.: ил.. - Парал.тит. англ., уч. пос.

7. Конспект лекций.

Страницы: 1, 2