C — 快排函式 qsort 的用法

KoreyLee發表於2019-05-09
函式

快排函式引數說明

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

s 需要排序的陣列名
n 陣列中元素的個數
sizeof() 返回一個元素的 size
cmp 比較函式，具體見下文

比較函式

典型的比較函式定義是

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

其中，函式名 cmp 和引數名 a, b 都是可以自定義的，但型別必須是 const void * 型。
函式返回值必須是 int 型，如果需要結尾為升序，則在 a > b 的情況下返回正值，反之返回負值。
例如最常見的對 int 陣列進行排序的比較函式寫法如下：

int cmp(const void *a, const void *b) {
    return (*(int *) a - *(int *) b);
}

對於 double 陣列而言，由於兩個 double 型別數不能直接判斷相等，因此我們可以處理為只返回 1 和 -1，或者增加其他判斷語句來返回0的情況，這裡我們簡單的作只返回 -1 和 1 作為例子：

int cmp(const void *a, const void *b) {
    return ((*(double *) a - *(double *) b > 0) ? 1 : -1);
}

那麼當需要對二維陣列排序時，可以用如下程式碼實現，也可以直接定義為結構體，推薦後者。本程式碼中，如果第一維值相等，則繼續比較第二維的大小，可以根據實際情況修改。

int cmp(const void *a,const void *b)
{
    int *c = (int *)a;
    int *d = (int *)b;
    if(*c != *d)
        return *c - *d;
    return *(c+1) - *(d+1);
}

完整示例原始碼

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int s[10000], n, i;

int cmp(const void *a, const void *b) {
    return (*(int *) a - *(int *) b);
}

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]);

    return (0);
}

快排函式實現原始碼

void qsort(int a[], int low, int high) {
    if (low >= high) {
        return;
    }
    int first = low;
    int last = high;
    int key = a[first]; // 用字表的第一個記錄作為樞軸

    while (first < last) {
        while (first < last && a[last] >= key) {
            --last;
        }

        a[first] = a[last]; // 將比第一個小的移到低端

        while (first < last && a[first] <= key) {
            ++first;
        }

        a[last] = a[first]; // 將比第一個大的移到高階

    }
    a[first] = key; // 樞軸記錄到位
    qsort(a, low, first - 1);
    qsort(a, first + 1, high);
}

快排的不穩定性

  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(n·log(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 快排後的結果不一定就是 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。

關於快排的技巧

  1. 快排 qsort() 的第三個引數，推薦使用sizeof(s[0])，特別是對結構體,
    往往自己定義 2 * sizeof(int) 可能會出問題，用 sizeof(s[0]) 既方便又保險。

  2. 如果要對陣列進行部分排序，比如對一個 s[n] 的陣列排列其從 s[i] 開始的 m 個元素，只需要
    在第一個和第二個引數上進行一些修改，例如 qsort(&s[i], m, sizeof(s[i]), cmp)。

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