• C语言标准库函数qsort那点小事


    qsort包含在<stdlib.h>头文件中,此函数根据你给的比较条件进行快速排序,通过指针移动实现排序。排序之后的结果仍然放在原数组中。使用qsort函数必须自己写一个比较函数。

    函数原型:

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

    函数一共四个参数,没返回值。一个典型的qsort的写法如下:

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

    其中第一个参数是参与排序的数组名(或者也可以理解成开始排序的地址,因为可以写&s[i],这个问题下面有说明);第二个参数是参与排序的元素个数; 第三个参数是单个元素的大小(推荐使用sizeof(s[0])这样的表达式,下面也有说明);第四个参数就是很多人觉得非常困惑的比较函数,关于这个函数,还要说的比较麻烦...

    下面来讨论cmp这个比较函数(写成cmp是我的个人喜好,你可以随便写成什么,比如qcmp什么的)。典型的cmp的定义是:

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

    返回值必须是int,两个参数的类型必须都是const void *,那个a,b是我随便写的两个参数。 假设是对int排序的话,如果是升序,那么就是如果a比b大返回一个正值,小则负值,相等返回0,后面有例子来说明对不同的类型如何进行排序。

    在函数体内要对a,b进行强制类型转换后才能得到正确的返回值,不同的类型有不同的处理方法。具体情况请参考后面的例子。

    **** 关于快排的一些小问题 ****

    1、快排是不稳定的,这个不稳定一个表现在其使用的时间是不确定的,最好情况(O(n))和最坏情况(O(n^2))差距太大,我们一般说的O(nlog(n))都是指的是其平均时间。

    2、快排是不稳定的,这个不稳定表现在如果相同的比较元素,可能顺序不一样,假设我们有这样一个序列,3,3,3,但是这三个3是有区别的,我们标记为3a,3b,3c,快排后的结果不一定就是3a,3b,3c这样的排列,所以在某些特定场合我们要用结构体来使其稳定(No.6的例子就是说明这个问题的)。

    3、快排的比较函数的两个参数必须都是const void *的,这个要特别注意,写a和b只是我的个人喜好,写成cmp也只是我的个人喜好。推荐在cmp里面重新定义两个指针来强制类型转换, 特别是在对结构体进行排序的时候。

    4、快排qsort的第三个参数,那个sizeof,推荐是使用sizeof(s[0])这样,特别是对结构体,往往自己定义2*sizeof(int)这样的会出问题,用sizeof(s[0)既方便又保险。

    5、如果要对数组进行部分排序,比如对一个s[n]的数组排列其从s[i]开始的m个元素,只需要在第一个和第二个参数上进行一些修改:

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

    *** 标程,举例说明 ***

    No.1、手工实现QuickSort:

    基本思想是:通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小,然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列。

    #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];//选择基准记录
        low=left;
        high=right;
        while(low<high)
        {
            while(low<high&&r[high]>=x)//从右到左找到小于x的记录
                high--;
            if(low<high)
            {
                r[low]=r[high];//找到后进行替换
                low++;
            }
            while(low<high&&r[low]<x)
            {
                low++;
            }
            if(low<high)
            {
                r[high]=r[low];
                high--;
            }
            r[low]=x;//将基准记录保存在low=high的位置
            return low;//返回基准记录的位置
        }
    }
    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、最常见的,对int数组排序 :

    #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、对double型数组排序,原理同int:

    这里做个注释,本来是因为要判断如果a==b返回0的,但是严格来说,两个double数是不可能相等的,只能说fabs(a-b)<1e-20之类的这样来判断,所以这里只返回了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、对一个字符数组排序.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、对结构体排序(一级排序):

    很多时候我们都会对结构体排序,比如2010年校赛的那个根据几个参数排序,一般这个时候都在cmp函数里面先强制转换了类型,不要在return里面转换,我也说不清为什么,但是这样程序会更清晰,并且绝对是没错的。 这里同样请注意double返回0的问题:

    #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、对结构体排序(二级排序)。加入no来使其稳定(即data值相等的情况下按原来的顺序排):

    #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; 
    }

    如果有字符串的话,就这样写:

    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);
             //按照结构体中字符串str的字典顺序排序
    }

    No.7、对字符串数组的排序(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、对字符串数组排序(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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