如何从 stdlib 为 qsort 编写比较函数？

Posted 2023-02-18

【中文标题】如何从 stdlib 为 qsort 编写比较函数？

【英文标题】：How to write a compare function for qsort from stdlib?

【发布时间】：2010-09-24 13:57:42

【问题描述】：

我有一个结构：

struct pkt_

  double x;
  double y;
  double alfa;
  double r_kw;
;

typedef struct pkt_ pkt;

这些结构的表格：

pkt *tab_pkt;

tab_pkt = malloc(ilosc_pkt * sizeof(pkt));

我想做的是将tab_pkt按tab_pkt.alfa和tab_pkt.r排序：

qsort(tab_pkt, ilosc_pkt, sizeof(pkt), porownaj);

porownaj 是一个比较函数，但是怎么写呢？这是我的“草图”：

int porownaj(const void *pkt_a, const void *pkt_b)

  if (pkt_a.alfa > pkt_b.alfa && pkt_a.r_kw > pkt_b.r_kw) return 1;
  if (pkt_a.alfa == pkt_b.alfa && pkt_a.r_kw == pkt_b.r_kw) return 0;
  if (pkt_a.alfa < pkt_b.alfa && pkt_a.r_kw < pkt_b.r_kw) return -1;

【问题讨论】：

我添加了 qsort 标签，因为这个问题与 qsort 谓词函数有关。我认为其他使用 qsort 的人有时也会遇到问题。

同理，bsearch()可以使用同样的函数；实际上，如果您不对数组的 qsort() 和同一数组的 bsearch() 使用相同的比较器函数，通常是错误的 - 假设您确实使用了这两个函数。

【参考方案1】：

这样的事情应该可以工作：

int porownaj(const void *p_a, const void *p_b)

  /* Need to store arguments in appropriate type before using */
  const pkt *pkt_a = p_a;
  const pkt *pkt_b = p_b;

  /* Return 1 or -1 if alfa members are not equal */
  if (pkt_a->alfa > pkt_b->alfa) return 1;
  if (pkt_a->alfa < pkt_b->alfa) return -1;

  /* If alfa members are equal return 1 or -1 if r_kw members not equal */
  if (pkt_a->r_kw > pkt_b->r_kw) return 1;
  if (pkt_a->r_kw < pkt_b->r_kw) return -1;

  /* Return 0 if both members are equal in both structures */
  return 0;

远离以下愚蠢的技巧：

return pkt_a->r_kw - pkt_b->r_kw;

返回未标准化的值，难以阅读，无法正常处理浮点数，有时甚至会出现棘手的极端情况，即使是整数值也无法正常工作。

【讨论】：

参数。我知道 void* 在分配给某个东西时不需要在 C 中强制转换 T* 。但不确定它是否也适用于 const void* :D 我会记住它也是可能的 :)

我本来打算评论支持你提到的“愚蠢的把戏”，但后来我意识到：b +1

是的；我在解决方案中犯了几个错误。我完全忘记了我们在这里处理的是双精度数，而不是整数。一个整数减法比三个额外的 if 快得多，这就是我使用该方法的原因。

@strager：我很久以前对此进行了基准测试，发现性能差异非常小，如果有的话。主要问题是该方法不处理整数溢出，即如果 a-b > INT_MAX 行为未定义，该方法在某些极端情况下也会给出错误答案。

而且“极端情况”不必那么极端。如果 a > (INT_MAX/2 + 1) 且 b

【参考方案2】：

这个问题有两个部分 - 如何编写代码，以及如何比较数据包类型。您必须确保始终返回一个值。你的代码也应该总是这样：

porownaj(&pkt_a, &pkt_b) == -porownaj(&pkt_b, &pkt_a)

您的大纲比较不处理以下情况：

pkt_a->alfa >  pkt_b->alfa && pkt_a->r_kw <= pkt_b->r_kw
pkt_a->alfa <  pkt_b->alfa && pkt_a->r_kw >= pkt_b->r_kw
pkt_a->alfa == pkt_b->alfa && pkt_a->r_kw != pkt_b->r_kw

还有一个问题 - 比较浮点值是否适合精确相等？这取决于您的应用程序。

从机械上讲，您必须将 const void 指针转换为 const 结构指针。我使用显式强制转换 - C++ 需要它，并且我尝试让 C++ 编译器可以接受我的代码，即使它确实是 C 代码。

int porownaj(const void *vp1, const void *vp2)

     const pkt *pkt_a = (const pkt *)vp1;
     const pkt *pkt_b = (const pkt *)vp2;

     if (pkt_a->alfa >  pkt_b->alfa && pkt_a->r_kw >  pkt_b->r_kw) return 1;
     if (pkt_a->alfa == pkt_b->alfa && pkt_a->r_kw == pkt_b->r_kw) return 0;
     if (pkt_a->alfa <  pkt_b->alfa && pkt_a->r_kw <  pkt_b->r_kw) return -1;
     return 0;
 

这不涉及我无法解决的位，因为我不是必要信息的当事方。请注意，一般来说，多维对象（例如复数，或 (x,y) 或 (x,y,z) 坐标）不能简单地比较大于、小于或等于。

【参考方案3】：

是的，我按 alfa 排序，r_kw 决定 pkt 是否是第一个（我认为第一个值将具有最大（或最小）的 alfa 和 r_kw）。这就是我对问题的理解，我不是 100% 确定。