关于快速排序qsort

原文地址：http://www.cnblogs.com/sooner/archive/2012/04/18/2455011.html

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; }