1. 题目:

随机生成2W个数字,打印出前五个最大的数字

2. 思路:

①: 首先需要随机生成20000个数字

②: 先使用冒牌排序求出结果

③: 使用更好的算法求出结果

④: 对比两者所耗时间

3. 代码:

3.1 随机生成随机数的方法实现:

// 根据传入的个数获取随机数,参数n为要获取的随机数的个数
void getData(int n)
{
    // 获取文件指针
    FILE* fp;
    // 提前申明错误的变量来存储失败的错误原因
    errno_t err;
    // fopen_s用来打开一个文件,此方法比fopen,_wfopen在安全性上都有增强。
    /*
        方法有三个参数
        pFile 文件指针将接收到打开的文件指针指向的指针。
        infilename 文件名
        inmode 允许的访问类型
        
        返回值: 如果成功返回0
                失败有很多可能,自行百度
    */
    err = fopen_s(&fp, "data.txt", "w");
    if (err == 0 && fp != NULL)
    {
        //srand函数是随机数发生器的初始化函数。原型:void srand(unsigned int seed);srand和rand()配合使用产生伪随机数序列
        srand(1); 
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            // fprintf是C/C++中的一个格式化库函数,位于头文件<cstdio>中,其作用是格式化输出到一个流文件中
            /**
            函数原型:
            int fprintf (FILE* stream, const char*format, [argument])
            参数:
            stream-- 这是指向 FILE 对象的指针,该 FILE 对象标识了流。
            format-- 这是 C 字符串,包含了要被写入到流 stream 中的文本。它可以包含嵌入的 format 标签,format 标签可被随后的附加参数中指定的值替换,并按需求进行格式化。format 标签属性是%[flags][width][.precision][length]specifier
            [argument]-- 这里插入的是生成的伪随机数
            */
            fprintf(fp, "%d\n", rand());
        }
        // close是一个函数名,功能是关闭一个流
        fclose(fp);
    }
}

3.2 冒泡排序:

通过3.1的方法,可以获取到传入个数的随机数,并且在项目目录里可找到一个存储这些数字的名为data.txt的文件,打开即可看到所生成的所有随机数。

那么下一步就编写冒泡排序求出结果;代码如下:

// 冒泡排序
void solutionOne(int n) 
{
    FILE* fp;
    errno_t err;
    // 申明数组并初始化数组所有元素为0
    int a[200000] = { 0 };
    err = fopen_s(&fp, "data.txt", "r");
    if (err == 0 && fp != NULL)
    {
        // 读取并存储在数组中
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            // fscanf 函数原型为 int fscanf(FILE * stream, const char * format, [argument...]); 其功能为根据数据格式(format),从输入流 (stream)中读入数据,存储到argument中,遇到空格和换行时结束。fscanf位于C标准库头文件<stdio.h>中。
            /*
            stream-- 这是指向 FILE 对象的指针,该 FILE 对象标识了流。
            format-- 这是 C 字符串,包含了以下各项中的一个或多个:空格字符、非空格字符和format 说明符。  format 说明符形式为[=%[*][width][modifiers]type=]
            [argument...]-- 下标位置,使用了a + i ,众所周知,数组的地址即数组首个元素的内存地址,然后for循环增加i,故第三个参数传入的是每个元素的地址
            */
            fscanf_s(fp, "%d", a + i);
        }
        fclose(fp);
    }

    // 冒泡排序
    for (int loop = 0; loop < n; loop++)
    {
        for (int i = 0; i < n - loop; i++)
        {
            if (a[i] < a[i + 1])
            {
                int temp = a[i];
                a[i] = a[i + 1];
                a[i + 1] = temp;
            }
        }
    }

    // 打印出五个最大的数字
    if (n >= 5)
    {
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
            cout << a[i] << endl;
        }
    }
}

3.3 使用更好的算法求出结果:

// 边读边比
void solutionTwo(int n)
{
    // 由于题目要求找到最大的五个数字,所以这里申明一个个数为5的数组,并初始化所有元素为0
    int a[5] = {0};
    // 存储数组a中元素的个数
    int cnt = 0; 
    FILE* fp;
    errno_t err;
    err = fopen_s(&fp, "data.txt", "r");
    if (err == 0 && fp != NULL)
    {
        // 读入
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            int val = 0;
            // 依次读取文件数据,并且存在val中
            fscanf_s(fp, "%d", &val);
            // 如果cnt小于5,则说明数组未被读取的数字写满
            if (cnt < 5)
            {
                // 依次写入
                a[cnt++] = val;
            }
            else
            {
                //大于5则说明数组写满了,这时候就需要进行元素大小的对比
                // 初始化两个变量, min代表所有数字中最小的数字,minIndex是最小数字在数组中的下标
                int min = 9999999, minIndex = -1;
                // 先通过数组内的循环拿到最小的数字及最小数字在数组中的下标
                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    if (a[i] < min)
                    {
                        min = a[i];
                        minIndex = i;
                    }
                }
                // 然后对比读取的数字是否大于数组中最小的数字,如果大于就替换数组中最小的数字
                if (val > min)
                {
                    a[minIndex] = val;
                }
            }
        }
        fclose(fp);
    }

    // 再通过冒泡排序进行大小排序
    for (int loop = 1; loop < 5; loop++)
    {
        for (int i = 0; i < 5 - loop; i++)
        {
            if (a[i] < a[i + 1])
            {
                int temp = a[i];
                a[i] = a[i + 1];
                a[i + 1] = temp;
            }
        }
    }

    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        cout << a[i] << endl;
    }
}

3.4 对比两者所耗时间:

int main()
{
    int dataNum = 20000;
    getData(dataNum);
    clock_t start, end;
    start = clock();
    solutionOne(dataNum);
    end = clock();
    cout << "方案1使用了" << (end - start) * 1000 / CLOCKS_PER_SEC << "ms" << endl;
    start = clock();
    solutionTwo(dataNum);
    end = clock();
    cout << "方案2使用了" << (end - start) * 1000 / CLOCKS_PER_SEC << "ms" << endl;
}

运行结果:

以上结果可看出,通过算法的优化,性能是可以大大的提升的。

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