内置 qsort 函数和稳定排序函数有啥区别？

Posted 2023-02-18

【中文标题】内置 qsort 函数和稳定排序函数有啥区别？

【英文标题】：What is the difference between inbuilt qsort function and stable sort function?内置 qsort 函数和稳定排序函数有什么区别？

【发布时间】：2015-12-18 02:17:32

【问题描述】：

从引用的各种来源中，我知道内置的 C 函数 stable_sort 是稳定的，但 qsort 是不稳定的。如果是这样，我们为什么要使用 qsort 呢？这不是多余的吗？为什么不使用 stable_sort 呢？

【问题讨论】：

stable_sort 仅适用于 C++。它不是当前 C 标准的一部分。

【参考方案1】：

稳定的排序意味着保持相等元素的顺序。这并不总是必需的。

如果不需要，算法更简单，有时更快和/或更节省内存。 稳定排序算法的一个典型例子是merge sort。

【参考方案2】：

选择快速排序而不是稳定排序的原因主要是速度：qsort 通常比stable_sort 快，这不足为奇，因为stable_sort 具有更强的保证。

O(N·log₂(N))。如果有额外的内存可用，那么复杂度是 O(N·log(N))。

空间是另一个考虑因素：qsort 已就地完成，这意味着不需要额外的内存分配。另一方面，stable_sort 尝试临时分配大小等于正在排序的数组。

此函数尝试分配一个大小与要排序的序列相同的临时缓冲区。如果分配失败，则选择效率较低的算法。

rcgldr 的评论注解：（std::stable_sort 的 HP/Microsoft 实现使用了 1/2 大小的序列的临时缓冲区。后半部分排序到后半部分序列的一半，前半部分进入临时缓冲区，然后临时缓冲区和序列的后半部分合并回序列中。

【讨论】：

HP/Microsoft 的 std::stable_sort 实现使用了一个 1/2 序列大小的临时缓冲区。后半部分排序到序列的后半部分，前半部分进入临时缓冲区，然后临时缓冲区和序列的后半部分合并回序列中。

@rcgldr 他们太聪明了！感谢您的注意，我将其复制到答案中。

HP / Microsoft std::stable_sort 先排序前半部分，然后是后半部分，然后完成一半复制到临时缓冲区，最后合并完成（看起来有代码可选地进行向后合并（从最后一个到第一个），不确定这是使用还是遗留代码）。我在回忆一个优化版本，它避免了额外的复制步骤。关键思想仍然是使用序列大小为 1/2 的临时缓冲区。

【参考方案3】：

如果是这样，我们为什么还要使用 qsort？

stable_sort() 不是标准 C 的一部分。qsort() 是标准 C 的一部分。

C 的qsort() 没有指定使用快速排序算法，也不需要稳定也不需要不稳定。

qsort() 经常被使用，因为它是最便携的。由于qsort() 没有关于速度、内存效率和数据稳定性的规范，因此通常使用目标平台的实用方法对其进行编码。在嵌入式平台上，内存空间通常比速度更重要。在台式机上，速度可能是最重要的。