如何使用C語言的標準函式庫進行排序? (C/C++) (C)

Abstract
一想到排序，你會想到什麼?Bubble sort?事實上ANSI C的library就帶了一個超快的排序法：Quick Sort!!

Introduction
若談到排序，大概有兩種想法，學術派的會想到資料結構所教的一堆排序法，如Bubble sort...，熟悉C++的會想到STL的sort() algorithm，其實ANSI C的stdlib.h就已經自帶一個Quick Sort演算法，由於是ANSI C的標準函式庫，跨平台不是問題。

qsort.c

 1 /**/ /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3
 4Filename    : qsort.c
 5Compiler    : Visual C++ 8.0
 6Description : Demo how to use qsort()
 7Release     : 01/28/2008 1.0
 8*/
 9
10 #include  < stdio.h >
11 #include  < stdlib.h >
12
13 #define  ARR_SIZE 5
14
15 int  compare( const   void   * arg1,  const   void   * arg2)  {
16  return  (*(int *)arg1 - *(int *)arg2);
17}
18
19 int  main()  {
20  int i = 0;
21  int arr[ARR_SIZE] = {2, 3, 1 ,3 ,5};
22  
23  for(i = 0; i != ARR_SIZE; ++i) 
24    printf("%d ", arr[i]);
25  
26  printf("\n");
27  
28  qsort((void *)arr, ARR_SIZE, sizeof(int), compare);
29  
30  for(i = 0; i != ARR_SIZE; ++i)
31    printf("%d ", arr[i]);  
32}

執行結果

2   3   1   3   5
1   2   3   3   5  請按任意鍵繼續 . . .

28行的qsort()是關鍵，只要一行就可以做排序了，其他的程式只是為了顯示排序前和排序後的結果，或許看到qsort()傳入的值型態有點詭異，而且還要附帶compare，這是為什麼呢?

在stdlib.h中，qsort()的原型如下

void  qsort( void   * base , size_t n, size_t size,  int  ((compare) ( const   void   * ,  const   void   * ))

base：陣列第一個元素的指標，由於qsort()要能處理各種型別，所以用void *處理，可以看成C語言對泛型的一種實踐(當然沒C++好)，void*表示任何型別。

n：陣列元素的個數，不要被size_t嚇到了，他事實上是typedef int size_t，只是size_t更能表示陣列元素個數的型別，且日後若其他平台所支援的int更大，只要更改typedef即可，不需修改原來的程式碼。

size：每個陣列元素的大小，因為陣列元素型態為int，所以傳入sizeof(int)。

compare：想要qsort()排序，就面臨到一個問題，排序的規則是什麼?是要比大?還是比小呢?還是要比sin值?這些比較的規則，完全由compare這個function pointer定義，他定義了qsort()所能接受的function pointer型態。

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

這表示compare的function型態必須是傳回int，並且傳入兩個void *型態，為什麼是void *呢?因為比較可以是任何型別，為了支援泛型，所以用了void *。若熟悉C++的STL，對於這種方式一定不陌生，C++的algorithm為了更有彈性，最後一個參數通常傳入自定的function object(functor)，相當於C語言的function pointer。

所以15行的compare()必須這樣定義

int  compare( const   void   * arg1,  const   void   * arg2) {
   return   ( * ( int   * )arg1  -   * ( int   * )arg2);
}

由於傳入的void *，實際比較時，必須再轉回(int *)，但這還是個pointer int不能比較，所以還要一個*取int值。

Conclusion
要利用C語言作排序嗎?別忘了C語言標準程式庫的qsort()，又快又簡單喔!!

See Also
(原創) 如何使用C++的標準函式庫進行排序? (C/C++) (STL)