C qsort 无法正常工作

Posted 2023-02-18

【中文标题】C qsort 无法正常工作

【英文标题】：C qsort not working correctly

【发布时间】：2011-08-31 12:15:51

【问题描述】：

我不知道我做错了什么，但是下面的代码没有正确地对数组进行排序。

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

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

    return (*(int*)a - *(int*)b);


int main()

    int x[] =  -919238029,
            -889150029,
            -826670576,
            -579609061,
            -569653113,
            -305140505,
            -216823425,
            -193439331,
            -167683147,
            -49487019,
            -45223520,
            271789961,
            275570429,
            444855014,
            559132135,
            612312607,
            664554739,
            677860351,
            1005278191,
            1031629361,
            1089012280,
            1115952521,
            1521112993,
            1530518916,
            1907515865,
            1931470931,
            -1631034645,
            -1593702794,
            -1465300620,
            -1263094822
         ;
    int i;

    qsort(x, 30, sizeof(int), compare);
    for(i = 0; i < 30; i ++)
        printf("%d\n", x[i]);

    return 0;

产生以下输出：

1521112993
1530518916
1907515865
1931470931
-1631034645
-1593702794
-1465300620
-1263094822
-919238029
-889150029
-826670576
-579609061
-569653113
-305140505
-216823425
-193439331
-167683147
-49487019
-45223520
271789961
275570429
444855014
559132135
612312607
664554739
677860351
1005278191
1031629361
1089012280
1115952521

我的意思是，问题/必须/在我的比较功能中。有人注意到什么奇怪的吗？

【参考方案1】：

是的，你的“比较”溢出了。 :(

原因：

当你从一个正数中减去一个负数时，你的结果不一定是正数；如果它不能用数据类型表示，它会“环绕”另一边。

示例：

如果你的整数只能从 -8 到 7（4 位），那么当你比较 4 和 -4 时会发生什么？ 好吧，你得到 8，即二进制的1000，即-8。所以 4 小于 -4。

道德：

不要做减法而不是比较，即使他们在学校告诉你“看看这有多酷”！

【参考方案2】：

一般情况下，您不能使用减法来比较整数。或者，更准确地说，您可以，但仅在您确定减法不会溢出的情况下。在你的情况下减法溢出，产生完全没有意义的结果（甚至没有提到当有符号整数减法溢出时行为是未定义的）。

在值a 和b 之间生成三态C 样式比较的常用习惯用法是(a > b) - (a < b) 表达式。它适用于几乎任何可比类型的数据。在您的情况下，比较函数可能如下所示

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

  int va = *(const int*) a;
  int vb = *(const int*) b;
  return (va > vb) - (va < vb);

【讨论】：

不过，不要在其他语言中尝试使用布尔值。 ;)

@Mehrdad：如果你指的是 C++，那你就错了。这个成语在 C++ 中也能很好地工作。在 C++ 中，bool 类型的值在减法之前提升为 int。同样，这个习惯用法对于 C 和 C++ 中的所有基本类型都是完全安全的。

@AndreyT：我当然不是指的是 C++（主要是 C# 和 Java）。 ;) C++ 保留了很多相同的行为，所以它显然很好。

常见于哪些人？我更喜欢直截了当的va < vb? -1 : va > vb? 1 : 0，如果您有多个排序字段，它易于理解、易于反转并且易于扩展。而且 Mehrdad 的评论是准确的——在许多语言中，布尔值不会隐式转换为整数（当然，这 是 一个 C 问题，但是，他 确实 咧嘴笑了)。

@Jim Balter：我发现(va > vb) - (va < vb) 明显更直接。起初它看起来有点新奇，但它的对称性质很快使它比?: 运算符的两级卷积具有不明显的分组更易读。

【参考方案3】：

为了补充 Mehrad 的正确答案，这里有一种使用 SortChecker 自动查找代码中错误的方法：

$ LD_PRELOAD=$HOME/sortcheck-master/bin/libsortcheck.so ./a.out
a.out[38699]: qsort: comparison function is not transitive (comparison function 0x40057d (/home/iuriig/a.out+0x40057d), called from 0x400693 (/home/iuriig/a.out+0x400693), cmdline is "./a.out")
-919238029
-889150029
...

此警告表示 compare 报告 x < y, y < z 而不是 x < z 用于某些输入。要进一步调试此问题，请运行

export SORTCHECK_OPTIONS=raise=1

并检查生成的编码转储。

【参考方案4】：

我正在使用上面的信息给出一个代码示例。在我的编译器和系统中，我得到的结果与提出问题的 Ram 相同。这表明我的整数类似于 Ram 的整数。我按照 Mehrdad 的建议修改了我的代码，以使用比较运算符而不是减法。然后我得到了正确排序的数字。

代码如下：

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

    int compare(const void* a, const void* b)
    
        int
            n1 = * (int *) a,
            n2 = * (int *) b;

        /*
        Usine the ternary to express along the lines of
            if
            elseif
            elseif
            .
            .
            .
            else
        */

        return 
            n1 > n2             // if
            ? 1                 // then
            : n1 == n2          // else if
            ? 0                 // then
            : -1                // else
            ;                   // end if
    

    int main(int argc, char * argv[])
    
        int x[] = 
         
            -919238029, -889150029, -826670576, -579609061, -569653113, -305140505, -216823425, -193439331,
            -167683147, -49487019,  -45223520,  271789961,  275570429,  444855014,  559132135,  612312607,
            664554739,  677860351,  1005278191, 1031629361, 1089012280, 1115952521, 1521112993, 1530518916,
            1907515865, 1931470931, -1631034645,-1593702794,-1465300620,-1263094822
        ;

        int 
            i = 0,                          // index
            imax = sizeof(x)/sizeof(int);   // max value for index

        FILE * outf = 0;

        if ( !(outf = fopen("output.txt", "wt")) )
        
            puts("outf == 0 which is an error trying to open \"output.txt\" for writing.\n");
            getch();
            return;
        

        qsort(x, imax, sizeof(int), compare);


        for(i = 0; i < imax; i ++)
            fprintf(outf, "%d\n", x[i]);

        fclose(outf);

        return 0;
    

我得到这个输出：

-1631034645
-1593702794
-1465300620
-1263094822
-919238029
-889150029
-826670576
-579609061
-569653113
-305140505
-216823425
-193439331
-167683147
-49487019
-45223520
271789961
275570429
444855014
559132135
612312607
664554739
677860351
1005278191
1031629361
1089012280
1115952521
1521112993
1530518916
1907515865
1931470931