稳定标准库 qsort？

Posted 2023-02-18

【中文标题】稳定标准库 qsort？

【英文标题】：Stabilizing the standard library qsort?

【发布时间】：2010-10-09 17:44:51

【问题描述】：

我假设 stdlib 中良好的旧 qsort 函数不稳定，因为手册页没有说明它。这就是我说的函数：

   #include <stdlib.h>
   void qsort(void *base, size_t nmemb, size_t size,
              int(*compar)(const void *, const void *));  

我假设如果我将比较函数更改为还包括我正在比较的地址，它将是稳定的。那是对的吗？

例如：

int compareFoos( const void* pA, const void *pB ) 
    Foo *pFooA = (Foo*) pA;
    Foo *pFooB = (Foo*) pB;

    if( pFooA->id < pFooB->id ) 
        return -1;
     else if( pFooA->id > pFooB->id ) 
        return 1;
     else if( pA < pB ) 
        return -1;            
     else if( pB > pA ) 
       return 1;
     else 
       return 0;
    
   

【问题讨论】：

我不明白你为什么要比较指针。你所说的稳定是什么意思（请原谅我的无知）。也许您可以详细说明您的问题。

稳定的意思是项目 a 比较等于项目 b，并且 a 在数组中最初排在 b 之前，它会仍然在排序数组中排在 b 之前。排序圈中的艺术术语，以及比较地址的黑客的原因。非常整洁。

非常巧妙的想法，@dmckee，但不幸的是不稳定，因为 twk 使用的是当前地址而不是起始地址:-)

@paxdiablo：不仅不稳定；它还通过违反比较函数的约束来调用未定义的行为。特别是，它可能会导致 qsort 的某些实现进入无限循环，甚至在排列数组时执行越界写入。

老实说，只需使用外部稳定的排序功能:)

【参考方案1】：

这不起作用，因为在排序过程中，排序会发生变化，两个元素的输出将不一致。为了使老式 qsort 稳定，我所做的是在我的结构中添加初始索引并在将其传递给 qsort 之前初始化该值。

typedef struct __bundle 
    data_t some_data;
    int sort_score;
    size_t init_idx;
 bundle_t;

/*
 .
 .
 .
 .
*/

int bundle_cmp(void *ptr1, void *ptr2) 
    bundle_t *b1, *b2;
    b1 = (budnel_t *) ptr1;
    b2 = (budnel_t *) ptr2;
    if (b1->sort_score < b2->sort_score) 
        return -1;
    
    if (b1->sort_score > b2->sort_score) 
        return 1;
    
    if (b1->init_idx < b2->init_idx) 
        return -1;
    
    if (b1->init_idx > b2->init_idx) 
        return 1;
    
    return 0;


void sort_bundle_arr(bundle_t *b, size_t sz) 
    size_t i;
    for (i = 0; i < sz; i++) 
        b[i]->init_idx = i;
    
    qsort(b, sz, sizeof(bundle_t), bundle_cmp);

【参考方案2】：

不，很遗憾，您不能依赖它。假设您有数组（每条记录中有两个字段用于检查，但只有第一个字段用于排序）：

BBBB,1
BBBB,2
AAAA,3

快速排序可以将 BBBB,1 与 AAAA,3 进行比较并交换它们，给出：

AAAA,3
BBBB,2
BBBB,1

如果下一步是将 BBBB,2 与 BBBB,1 进行比较，则密钥将相同，并且由于 BBBB,2 的地址小于 BBBB,1，因此不会发生交换。对于一个稳定的排序，你应该得到：

AAAA,3
BBBB,1
BBBB,2

唯一的方法是附加指针的起始地址（不是它的当前地址）并使用它以及其他键进行排序。这样，原始地址成为排序键的次​​要部分，因此BBBB,1 最终将在BBBB,2 之前结束，而不管在排序过程中两条BBBB 行在哪里。

【讨论】：

啊，好电话。我知道我的蜘蛛感觉刺痛是有原因的。

即使您使用原始地址进行比较，也不能保证有效：没有什么说 qsort 必须再对两个相等的值进行第二次比较。对于不稳定的算法，第二个快照中的序列已经完全排序。

@litb -- 我不确定你的意思。使用我发布的比较功能，没有“相等”的值。

不要以为我同意这一点，@litb。如果在比较函数中添加起始地址（相当于添加了上面的 1/2/3），快照 2 不会被排序。

'Sokay，@litb，与其他人相比，在地球另一端工作的优势在于，当其他人都累了时，我会全力以赴 :-)

【参考方案3】：

规范的解决方案是使用额外的间接级别并回退到比较指针values 当它们指向的东西相等时。这种方法具有潜在的附带好处，即您根本不修改原始数组 - 但如果您希望原始数组最终排序，则必须对其进行置换以匹配指针数组中的顺序qsort 返回。