同事設(shè)計(jì)一款產(chǎn)品的軟件系統(tǒng)結(jié)束了。但是最后幾天發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)不能使用，好像是看門狗一直復(fù)位。我試著debug一下，發(fā)現(xiàn)確實(shí)是看門狗復(fù)位造成的。在以前同事一直關(guān)閉關(guān)閉看門狗，在完成所有功能后才打開的看門狗。所以現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)看門狗復(fù)位。盡量延長看門狗復(fù)位時(shí)間沒有任何效果。所以肯定是某個(gè)函數(shù)運(yùn)行時(shí)間太長造成了看門狗復(fù)位。在瀏覽程序后我發(fā)現(xiàn)他使用了冒泡排序：
void bubbleSort( int sort[], unsigned char len )
{
char i,j;
int temp;
len -= 2;
for( i =len; i>=0; i--)
{
for( j =0; j<=i; j++)
{
if( sort[j+1] < sort[j])
{
temp = sort[j];
sort[j]=sort[j+1];
sort[j+1]=temp;
}
}
}
}
這是一個(gè)典型冒泡排序。如果按照最極端的情況，排序數(shù)組sort恰好是反向那么關(guān)鍵字比較次數(shù)為n(n-1)/2。移動(dòng)次數(shù)3n(n-1)/2。所以該算法的時(shí)間復(fù)雜度應(yīng)該為n*n。我懷疑是冒泡排序引起的復(fù)位后，我屏蔽了該函數(shù)運(yùn)行，產(chǎn)品可以正常運(yùn)行了。時(shí)間比較緊，系統(tǒng)不能做大的修改，那就只好更換排序算法了。于是我建議采用插入排序，問題就解決了。產(chǎn)品很快投產(chǎn)上市了。
代碼如下：
void insert_sort(int a[],int n)
{
int i,j;
int temp;
for ( i=1; i
{
temp=a[i]; //把待排序元素賦給temp，temp在while循環(huán)中并不改變，這樣方便比較，并且它是 //要插入的元素
j=i-1;
//while循環(huán)的作用是將比當(dāng)前元素大的元素都往后移動(dòng)一個(gè)位置
while ((j>=0)&& (temp
a[j+1]=a[j];
j--; // 順序比較和移動(dòng),依次將元素后移動(dòng)一個(gè)位置
}
a[j+1]=temp;//元素后移后要插入的位置就空出了，找到該位置插入
}
}
我認(rèn)為是一位插入排序的算法時(shí)間效率優(yōu)于冒泡排序。最近在翻看《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》發(fā)現(xiàn)書中介紹冒泡與插入排序的時(shí)間都是n*n,也就是n的平方。難道是冒泡和插入排序效率是一樣的。但是問題為什么解決了，一年多上市銷售也沒有發(fā)現(xiàn)問題。我們的細(xì)細(xì)研究一下。
排序的最極端情況是逆序，那么就采用逆序來測(cè)試一下兩種算法。平臺(tái)使用VC6.0。
#include
void bubble_sort(int a[], int n);
void bubble_sort(int a[], int n)
{
int i, j, temp;
for (j = 0; j < n - 1; j++)
for (i = 0; i < n - 1 - j; i++)
{
if(a[i] > a[i + 1])
{
temp = a[i];
a[i] = a[i + 1];
a[i + 1] = temp;
}
}
}
int main( )
{
int i;
int sort[6]={5,4,3,2,1,0};
bubble_sort( sort, sizeof( sort)/sizeof(int) );
for( i =0 ; i < sizeof( sort)/sizeof(int); i++ )
{
printf( " %d ", sort[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
我們使用一個(gè)完全逆序的數(shù)組作為測(cè)試樣本。sort[6] = {5,4,3,2,1,0}; 程序運(yùn)行結(jié)果完全正確，從小到大排序。
我們可以在bubble_sort(int a[], int n)添加代碼統(tǒng)計(jì)出比較次數(shù)和**次數(shù)。
#include
int COMP_COUNT = 0;
int SWAP_COUNT = 0;
void bubble_sort(int a[], int n);
void bubble_sort(int a[], int n)
{
int i, j, temp;
for (j = 0; j < n - 1; j++)
for (i = 0; i < n - 1 - j; i++)
{
COMP_COUNT++;
if(a[i] > a[i + 1])
{
SWAP_COUNT +=3; //**計(jì)數(shù)器
temp = a[i];
a[i] = a[i + 1];
a[i + 1] = temp;
}
}
}
int main( )
{
int i;
int sort[6]={5,4,3,2,1,0};
COMP_COUNT = 0;
SWAP_COUNT = 0;
bble_sort( sort, sizeof( sort)/sizeof(int) );
for( i =0 ; i < sizeof( sort)/sizeof(int); i++ )
{
printf( " %d ", sort[i]);
}
printf("\n");
printf("SWAP_COUNT = %d\n", SWAP_COUNT);
printf("COMP_COUNT = %d\n", COMP_COUNT);
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果
使用冒泡比較次數(shù)是15，**次數(shù)45。
當(dāng)然也可以采用同樣辦法獲得插入排序比較次數(shù)和**次數(shù)。代碼如下：
#include
int COMP_COUNT = 0;
int SWAP_COUNT = 0;
void insert_sort(int a[],int n);void insert_sort(int a[],int n)
{
int i,j;
int temp;
for ( i=1; i
{
SWAP_COUNT++;
temp=a[i]; //把待排序元素賦給temp，temp在while循環(huán)中并不改變，這樣方便比較，并且它是 //要插入的元素
j=i-1;
//while循環(huán)的作用是將比當(dāng)前元素大的元素都往后移動(dòng)一個(gè)位置
while ((j>=0)&& (temp
SWAP_COUNT++;
COMP_COUNT++;
a[j+1]=a[j];
j--; // 順序比較和移動(dòng),依次將元素后移動(dòng)一個(gè)位置
}
SWAP_COUNT++;
a[j+1]=temp;//元素后移后要插入的位置就空出了，找到該位置插入
}
}
int main( )
{
int i;
int sort[6]={5,4,3,2,1,0};
COMP_COUNT = 0;
SWAP_COUNT = 0;
insert_sort( sort, sizeof( sort)/sizeof(int) );
for( i =0 ; i < sizeof( sort)/sizeof(int); i++ )
{
printf( " %d ", sort[i]);
}
printf("\n");
printf("SWAP_COUNT = %d\n", SWAP_COUNT);
printf("COMP_COUNT = %d\n", COMP_COUNT);
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果如下
使用插入比較次數(shù)是25，**次數(shù)15。
冒泡比較次數(shù)是15，**次數(shù)45。所以盡管資料介紹他們時(shí)間復(fù)雜度都是n的平方。
但是在6個(gè)元素時(shí)插入排序明顯優(yōu)于冒泡。
我們可以做一個(gè)測(cè)試，在1K元算會(huì)怎樣?我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)完全逆序的數(shù)組，元素?cái)?shù)量1000，值從1000-1。首先測(cè)試插入排序。
代碼如下：
#include
int COMP_COUNT = 0;
int SWAP_COUNT = 0;
void bubble_sort(int a[], int n);
void insert_sort(int a[],int n);
void insert_sort(int a[],int n)
{
int i,j;
int temp;
for ( i=1; i
{
SWAP_COUNT++;
temp=a[i]; //把待排序元素賦給temp，temp在while循環(huán)中并不改變，這樣方便比較，并且它是要插入的元素
j=i-1;
//while循環(huán)的作用是將比當(dāng)前元素大的元素都往后移動(dòng)一個(gè)位置
while ((j>=0)&& (temp
SWAP_COUNT++;
COMP_COUNT++;
a[j+1]=a[j];
j--; // 順序比較和移動(dòng),依次將元素后移動(dòng)一個(gè)位置
}
SWAP_COUNT++;
a[j+1]=temp;//元素后移后要插入的位置就空出了，找到該位置插入
}
}
void bubble_sort(int a[], int n)
{
int i, j, temp;
for (j = 0; j < n - 1; j++)
for (i = 0; i < n - 1 - j; i++)
{
COMP_COUNT++;
if(a[i] > a[i + 1])
{
SWAP_COUNT +=3; //**計(jì)數(shù)器
temp = a[i];
a[i] = a[i + 1];
a[i + 1] = temp;
}
}
}
int main( )
{
int i;
int sort[1000];
for( i =999 ;i>=0; i--)
sort[i] = 999-i;
COMP_COUNT = 0;
SWAP_COUNT = 0;
insert_sort( sort, sizeof( sort)/sizeof(int) );
//bble_sort( sort, sizeof( sort)/sizeof(int) );
for( i =0 ; i < sizeof( sort)/sizeof(int); i++ )
{
printf( " %d ", sort[i]);
}
printf("\n");
printf("SWAP_COUNT = %d\n", SWAP_COUNT);
printf("COMP_COUNT = %d\n", COMP_COUNT);
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果如下：
插入**次數(shù)501498，比較次數(shù)499500。
接下來測(cè)試插入排序。代碼如下：
#include
int COMP_COUNT = 0;
int SWAP_COUNT = 0;
void bubble_sort(int a[], int n);
void insert_sort(int a[],int n);
void insert_sort(int a[],int n)
{
int i,j;
int temp;
for ( i=1; i
{
SWAP_COUNT++;
temp=a[i]; //把待排序元素賦給temp，temp在while循環(huán)中并不改變，這樣方便比較，并且它是 //要插入的元素
j=i-1;
//while循環(huán)的作用是將比當(dāng)前元素大的元素都往后移動(dòng)一個(gè)位置
while ((j>=0)&& (temp
SWAP_COUNT++;
COMP_COUNT++;
a[j+1]=a[j];
j--; // 順序比較和移動(dòng),依次將元素后移動(dòng)一個(gè)位置
}
SWAP_COUNT++;
a[j+1]=temp;//元素后移后要插入的位置就空出了，找到該位置插入
}
}
void bubble_sort(int a[], int n)
{
int i, j, temp;
for (j = 0; j < n - 1; j++)
for (i = 0; i < n - 1 - j; i++)
{
COMP_COUNT++;
if(a[i] > a[i + 1])
{
SWAP_COUNT +=3; //**計(jì)數(shù)器
temp = a[i];
a[i] = a[i + 1];
a[i + 1] = temp;
}
}
}
int main( )
{
int i;
int sort[1000];
for( i =999 ;i>=0; i--)
sort[i] = 999-i;
COMP_COUNT = 0;
SWAP_COUNT = 0;
//insert_sort( sort, sizeof( sort)/sizeof(int) );
bubble_sort( sort, sizeof( sort)/sizeof(int) );
for( i =0 ; i < sizeof( sort)/sizeof(int); i++ )
{
printf( " %d ", sort[i]);
}
printf("\n");
printf("SWAP_COUNT = %d\n", SWAP_COUNT);
printf("COMP_COUNT = %d\n", COMP_COUNT);
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果如下：
冒泡**次數(shù)1498500，比較次數(shù)499500。插入**次數(shù)501498，比較次數(shù)499500。
比較次數(shù)相同。**次數(shù)冒泡次數(shù)很多。是插入排序的2.99倍。所以插入排序優(yōu)于冒泡。