C語言標准庫函數qsort那點小事


qsort包含在<stdlib.h>頭文件中,此函數根據你給的比較條件進行快速排序,通過指針移動實現排序。排序之后的結果仍然放在原數組中。使用qsort函數必須自己寫一個比較函數。

函數原型:

void qsort ( void * base, size_t num, size_t size, int ( * comparator ) ( const void *, const void * ) );

函數一共四個參數,沒返回值。一個典型的qsort的寫法如下:

void qsort(s,n,sizeof(s[0]),cmp);

其中第一個參數是參與排序的數組名(或者也可以理解成開始排序的地址,因為可以寫&s[i],這個問題下面有說明);第二個參數是參與排序的元素個數; 第三個參數是單個元素的大小(推薦使用sizeof(s[0])這樣的表達式,下面也有說明);第四個參數就是很多人覺得非常困惑的比較函數,關於這個函數,還要說的比較麻煩...

下面來討論cmp這個比較函數(寫成cmp是我的個人喜好,你可以隨便寫成什么,比如qcmp什么的)。典型的cmp的定義是:

int cmp(const void *a,const void *b);

返回值必須是int,兩個參數的類型必須都是const void *,那個a,b是我隨便寫的兩個參數。 假設是對int排序的話,如果是升序,那么就是如果a比b大返回一個正值,小則負值,相等返回0,后面有例子來說明對不同的類型如何進行排序。

在函數體內要對a,b進行強制類型轉換后才能得到正確的返回值,不同的類型有不同的處理方法。具體情況請參考后面的例子。

**** 關於快排的一些小問題 ****

1、快排是不穩定的,這個不穩定一個表現在其使用的時間是不確定的,最好情況(O(n))和最壞情況(O(n^2))差距太大,我們一般說的O(nlog(n))都是指的是其平均時間。

2、快排是不穩定的,這個不穩定表現在如果相同的比較元素,可能順序不一樣,假設我們有這樣一個序列,3,3,3,但是這三個3是有區別的,我們標記為3a,3b,3c,快排后的結果不一定就是3a,3b,3c這樣的排列,所以在某些特定場合我們要用結構體來使其穩定(No.6的例子就是說明這個問題的)。

3、快排的比較函數的兩個參數必須都是const void *的,這個要特別注意,寫a和b只是我的個人喜好,寫成cmp也只是我的個人喜好。推薦在cmp里面重新定義兩個指針來強制類型轉換, 特別是在對結構體進行排序的時候。

4、快排qsort的第三個參數,那個sizeof,推薦是使用sizeof(s[0])這樣,特別是對結構體,往往自己定義2*sizeof(int)這樣的會出問題,用sizeof(s[0)既方便又保險。

5、如果要對數組進行部分排序,比如對一個s[n]的數組排列其從s[i]開始的m個元素,只需要在第一個和第二個參數上進行一些修改:

void qsort(&s[i],m,sizeof(s[i]),cmp);

*** 標程,舉例說明 ***

No.1、手工實現QuickSort:

基本思想是:通過一趟排序將要排序的數據分割成獨立的兩部分,其中一部分的所有數據都比另外一部分的所有數據都要小,然后再按此方法對這兩部分數據分別進行快速排序,整個排序過程可以遞歸進行,以此達到整個數據變成有序序列。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void QuickSort(int *A,int left,int right)
{
    if(left>=right) return;
    int x=A[(left+right)>>1],low=left,high=right;
    while(low<high)
    {
        while(A[low]<x)
            low++;
        while(A[high]>x)
            high--;
        if(low<=high)
        {
            int Temp=A[low];
            A[low]=A[high];
            A[high]=Temp;
            low++;
            high--;
        }
    }
    QuickSort(A,left,high);
    QuickSort(A,low,right);
}
int main()
{
    int length,i,r[10000];
    scanf("%d",&length);
    for(i=1;i<=length;i++)
        scanf("%d",&r[i]);
    QuickSort(r,1,length);
    for(i=1;i<=length;i++)
        printf(" %d",r[i]);
    printf("\n");
    system("pause");
    return 0;
}

或者:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int QKPass(int r[],int left,int right)
{
    int low,high,x;
    x=r[left];//選擇基准記錄
    low=left;
    high=right;
    while(low<high)
    {
        while(low<high&&r[high]>=x)//從右到左找到小於x的記錄
            high--;
        if(low<high)
        {
            r[low]=r[high];//找到后進行替換
            low++;
        }
        while(low<high&&r[low]<x)
        {
            low++;
        }
        if(low<high)
        {
            r[high]=r[low];
            high--;
        }
        r[low]=x;//將基准記錄保存在low=high的位置
        return low;//返回基准記錄的位置
    }
}
int QKSort(int r[],int low,int high)
{
    int pos;
    if(low<high)
    {
        pos=QKPass(r,low,high);
        QKSort(r,low,pos-1);
        QKSort(r,pos+1,high);
    }
}
int main()
{
    int length,i,r[10000];
    scanf("%d",&length);
    for(i=1;i<=length;i++)
        scanf("%d",&r[i]);
    QKSort(r,1,length);
    for(i=1;i<=length;i++)
        printf("%-3d",r[i]);
    printf("\n");
    system("pause");
    return 0;
}

No.2、最常見的,對int數組排序 :

#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h>
int s[10000],n,i;
int cmp(const void *a, const void *b) 
{ 
     return(*(int *)a-*(int *)b);  //升序 
     //return(*(int *)b-*(int *)a); //降序 
}
int main() 
{ 
     scanf("%d",&n); 
     for(i=0;i<n;i++) 
        scanf("%d",&s[i]); 
     qsort(s,n,sizeof(s[0]),cmp);     
     for(i=0;i<n;i++)
        printf("%d ",s[i]);
     printf("\n");
     system("pause");
     return 0; 
}

No.3、對double型數組排序,原理同int:

這里做個注釋,本來是因為要判斷如果a==b返回0的,但是嚴格來說,兩個double數是不可能相等的,只能說fabs(a-b)<1e-20之類的這樣來判斷,所以這里只返回了1和-1 

#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h>
double s[1000]; 
int i,n;
int cmp(const void * a, const void * b) 
{ 
     return((*(double*)a-*(double*)b>0)?1:-1); 
}

int main() 
{ 
     scanf("%d",&n); 
     for(i=0;i<n;i++)
        scanf("%lf",&s[i]);     
     qsort(s,n,sizeof(s[0]),cmp);     
     for(i=0;i<n;i++)
        printf("%.2lf ",s[i]); 
     printf("\n");
     system("pause");   
     return(0); 
}

No.4、對一個字符數組排序.原理同int:

#include<stdio.h> 
#include<string.h> 
#include<stdlib.h>
char s[10000],i,n;
int cmp(const void *a,const void *b) 
{ 
     return(*(char *)a-*(char *)b); 
}
int main() 
{ 
     scanf("%s",s); 
     n=strlen(s); 
     qsort(s,n,sizeof(s[0]),cmp);     
     printf("%s",s); 
     printf("\n");
     system("pause");
     return 0; 
}

No.5、對結構體排序(一級排序):

很多時候我們都會對結構體排序,比如2010年校賽的那個根據幾個參數排序,一般這個時候都在cmp函數里面先強制轉換了類型,不要在return里面轉換,我也說不清為什么,但是這樣程序會更清晰,並且絕對是沒錯的。 這里同樣請注意double返回0的問題:

#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h>
struct node 
{ 
     double data; 
     int no; 
} s[100];
int i,n;
int cmp(const void *a,const void *b) 
{ 
     struct node *aa=(node *)a; 
     struct node *bb=(node *)b; 
     return(((aa->data)>(bb->data))?1:-1); 
}
int main() 
{ 
     scanf("%d",&n); 
     for(i=0;i<n;i++) 
     { 
         s[i].no=i+1; 
         scanf("%lf",&s[i].data); 
     } 
     qsort(s,n,sizeof(s[0]),cmp); 
    
     for(i=0;i<n;i++)
         printf("%d %lf\n",s[i].no,s[i].data); 
     system("pause");
     return 0; 
}

No.6、對結構體排序(二級排序)。加入no來使其穩定(即data值相等的情況下按原來的順序排):

#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h>
struct node 
{ 
     double data; 
     int no; 
} s[100];

int i,n;
int cmp(const void *a,const void *b) 
{ 
     struct node *aa=(node *)a; 
     struct node *bb=(node *)b; 
     if(aa->data!=bb->data) 
         return(((aa->data)>(bb->data))?1:-1); 
     else 
         return((aa->no)-(bb->no)); 
}
int main() 
{ 
     scanf("%d",&n); 
     for(i=0;i<n;i++) 
     { 
         s[i].no=i+1; 
         scanf("%lf",&s[i].data); 
     } 
     qsort(s,n,sizeof(s[0]),cmp);
     for(i=0;i<n;i++)
         printf("%d %lf\n",s[i].no,s[i].data);
     printf("\n");
     system("pause");
     return 0; 
}

如果有字符串的話,就這樣寫:

int cmp(const void *a,const void *b) 
{ 
     struct node *aa=(node *)a; 
     struct node *bb=(node *)b; 
     if(aa->data!=bb->data) 
         return(((aa->data)>(bb->data))?1:-1); 
     else 
         return((aa->no)-(bb->no));
     else 
         return strcmp(aa.str,bb.str);
         //return strcmp(aa->str,bb->str);
         //按照結構體中字符串str的字典順序排序
}

 

No.7、對字符串數組的排序(char s[][]型):

#include<stdio.h> 
#include<string.h> 
#include<stdlib.h>
char s[100][100]; 
int i,n;
int cmp(const void *a,const void *b) 
{ 
     return(strcmp((char*)a,(char*)b)); 
}
int main() 
{ 
     scanf("%d",&n); 
     for(i=0;i<n;i++)
        scanf("%s",s[i]);
     qsort(s,n,sizeof(s[0]),cmp);  
     for(i=0;i<n;i++)
        printf("%s\n",s[i]); 
     printf("\n");
     system("pause");
     return 0; 
}

No.8、對字符串數組排序(char *s[]型):

#include<stdio.h> 
#include<string.h> 
#include<stdlib.h>
char *s[100]; 
int i,n;
int cmp(const void *a,const void *b)
{ 
     return(strcmp(*(char**)a,*(char**)b)); 
}
int main() 
{ 
     scanf("%d",&n); 
     for(i=0;i<n;i++) 
     { 
         s[i]=(char*)malloc(sizeof(char*)); 
         scanf("%s",s[i]); 
     }
     qsort(s,n,sizeof(s[0]),cmp);
     for(i=0;i<n;i++)
         printf("%s\n",s[i]);
     printf("\n");
     system("pause");
     return 0; 
}


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