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測試數(shù)據(jù)之自動(dòng)生成

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摘要：最近在學(xué)習(xí)排序算法的時(shí)候，需要利用程序自動(dòng)生成測試數(shù)據(jù)，代碼和思路整理在這篇文章里面。歡迎常來設(shè)計(jì)思路因?yàn)闀?huì)被很多排序算法調(diào)用，所以，數(shù)據(jù)自動(dòng)生成代碼應(yīng)該放在頭文件中。

最近在學(xué)習(xí)排序算法的時(shí)候，需要利用程序自動(dòng)生成測試數(shù)據(jù)，代碼和思路整理在這篇文章里面。

文章圖片來源于 GitHub，網(wǎng)速不佳的朋友請(qǐng)點(diǎn)我看原文。

順便軟廣一下個(gè)人技術(shù)小站：https://godbmw.com。歡迎常來 ?(^?^*)

1. 設(shè)計(jì)思路

因?yàn)闀?huì)被很多排序算法調(diào)用，所以，數(shù)據(jù)自動(dòng)生成代碼應(yīng)該放在.h頭文件中。為了防止命名沖突，函數(shù)被封裝在“命名空間”中（代碼中命名空間是: SortTestHelper）。

而對(duì)于排序來說，自動(dòng)生成數(shù)據(jù)的類型需要有以下幾種：

[a, b]范圍內(nèi)的n個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)，比如：1、2、100、-1...

n個(gè)近乎有序的數(shù)據(jù)，比如：1、2、3、7、5、6、4...

n個(gè)近乎相同的數(shù)據(jù)，比如：1、1、1、2、2、2、2、2...

除此之外，還需要數(shù)組淺拷貝、打印的函數(shù)，以及驗(yàn)證是否排序成功和測試排序時(shí)間的函數(shù)。

2. 用的知識(shí)點(diǎn)

srand(time(NULL)) 與 rand() : 設(shè)立隨機(jī)種子，生成隨機(jī)數(shù)

clock() : 用來算法運(yùn)行前后的計(jì)算時(shí)鐘周期差值，再除以CLOCKS_PER_SEC 即為運(yùn)行秒數(shù)。

函數(shù)式編程 : 使用函數(shù)指針，方便調(diào)用和測試排序函數(shù)

其中rand()函數(shù)能生成 0 到MAX_INT之間的隨機(jī)整數(shù)。如果想生成[0, n)之間的整數(shù)，需要取余操作：int x = rand() % n;；如果想生成[left, right]之間的整數(shù)，需要進(jìn)行偏移：int x = rand() % (right - left + 1) + left;

3. 代碼實(shí)現(xiàn) 
//
// Created by GodBMW.com on 2018/9/11.
//

#ifndef BASESORT_SORTHELPER_H
#define BASESORT_SORTHELPER_H

#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

namespace SortTestHelper {
    // 生成[left, right]范圍內(nèi)n個(gè)隨機(jī)數(shù)
    template 
    T* generateRandomArray(int n, int left, int right) {
        assert( left <= right );
        T *arr = new T[n];
        srand(time(NULL)); // set random seed
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            arr[i] = rand() % (right - left + 1) + left;
        }
        return arr;
    }

    // 生成[0, n)范圍內(nèi)n個(gè)近乎有序的隨機(jī)數(shù)
    template 
    T* generateNearlyOrderedArray(int n, int swap_times) {
        T *arr = new T[n];
        srand(time(NULL));
        // 先生成長度為n的有序數(shù)組
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            arr[i] = i + 1;
        }
        // 隨機(jī)選取其中2個(gè)數(shù)據(jù)，交換 swap_times 次
        for(int i = 0; i < swap_times; i++) {
            int pos_x = rand() % n;
            int pos_y = rand() % n;
            swap(arr[pos_x], arr[pos_y]);
        }
        return arr;
    }

    template 
    T* copyArray(T arr[], int length) {
      T* brr = new T[length]; // 注意檢查brr數(shù)組大小
      copy(arr, arr + length, brr);
      return brr;
    }

    template 
    void printArray(T arr[], int length) {
        for(int i = 0; i < length; i++) {
            cout<< arr[i] << " ";
        }
        cout<< endl;
        return;
    }

    template 
    bool isSorted(T arr[], int length) {
        for(int i = 0; i < length-1; i++) {
            if(arr[i] > arr[i + 1]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    // 第三個(gè)參數(shù)是函數(shù)指針，傳入后，可以在本函數(shù)內(nèi)運(yùn)行被傳入的函數(shù)
    template 
    void testSort(T arr[], int length, void(*sort)(T[], int), string name) {
        clock_t startTime = clock();
        sort(arr, length);
        clock_t endTime = clock();

        assert(isSorted(arr, length));
        cout << name << " : " << double(endTime - startTime) / CLOCKS_PER_SEC << " seconds" << endl;
        // endTime - startTime: 時(shí)鐘周期
        return;
    }

}

#endif //BASESORT_SORTHELPER_H

我們沒有實(shí)現(xiàn)第二部分所說的 生成n個(gè)近乎相同的數(shù)據(jù)，比如：1、1、1、2、2、2、2、2...。因?yàn)榭梢越柚?generateRandomArray 函數(shù)，比如:SortTestHelper::generateRandomArray(10000, 0, 10)。生成[0,10]區(qū)間內(nèi) 10000 個(gè)整數(shù)，那么不就是近乎相同的嗎？

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