C++ 排序函数 sort(),qsort()的用法

2023-11-12

C库函数qsort，C++库函数sort。其中qsort相对较慢，sort实现非常高效

qsort：

功能：使用快速排序例程进行排序

头文件：#include<qsort>

用法： void qsort(void *base,int nelem,int width,int (*fcmp)(const void *,const void *));

参数： 1 待排序数组首地址

2 数组中待排序元素数量

3 各元素的占用空间大小

4 指向函数的指针，用于确定排序的顺序

C++ qsort函数

头文件：#include <algorithm>

默认的sort函数是按升序排。

所以自己总结了一下，首先看sort函数见下表：

函数名	功能描述
sort	对给定区间所有元素进行排序
stable_sort	对给定区间所有元素进行稳定排序
partial_sort	对给定区间所有元素部分排序
partial_sort_copy	对给定区间复制并排序
nth_element	找出给定区间的某个位置对应的元素
is_sorted	判断一个区间是否已经排好序
partition	使得符合某个条件的元素放在前面
stable_partition	相对稳定的使得符合某个条件的元素放在前面

要使用此函数只需用#include <algorithm> 即可使用sort，语法描述为：

sort(begin,end)，表示一个范围，例如：

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
int a[20]={2,4,1,23,5,76,0,43,24,65},i;
for(i=0;i<20;i++)
cout<<a[i]<<endl;
sort(a,a+20);
for(i=0;i<20;i++)
cout<<a[i]<<endl;
return 0;
}

输出结果将是把数组a按升序排序，说到这里可能就有人会问怎么样用它降序排列呢？这就是下一个讨论的内容.

一种是自己编写一个比较函数来实现，接着调用三个参数的sort：sort(begin,end,compare)就成了。对于list容器，这个方法也适用，把compare作为sort的参数就可以了，即：sort(compare).

sort(数组名,数组末地址,compare)    //若不写compare则默认升序排列

关于参数compare，compare带两个同类型的参数，如果第一个参数排在第二个参数前面，返回true，否则返回false

1）自己编写compare函数：

bool compare(int a,int b)
{
return a<b; //升序排列，如果改为return a>b，则为降序

}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
     int a[20]={2,4,1,23,5,76,0,43,24,65},i;
    for(i=0;i<20;i++)
       cout<<a[i]<<endl;
   sort(a,a+20,compare);
    for(i=0;i<20;i++)
       cout<<a[i]<<endl;
    return 0;
}

2）更进一步，让这种操作更加能适应变化。也就是说，能给比较函数一个参数，用来指示是按升序还是按降序排,这回轮到函数对象出场了。

为了描述方便，我先定义一个枚举类型EnumComp用来表示升序和降序。很简单：

enum Enumcomp{ASC,DESC};

然后开始用一个类来描述这个函数对象。它会根据它的参数来决定是采用“<”还是“>”。

class compare
{
      private:
            Enumcomp comp;
      public:
           compare(Enumcomp c):comp(c) {};
     bool operator () (int num1,int num2)
        {
            switch(comp)
              {
                 case ASC:
                      return num1<num2;
               case DESC:
                        return num1>num2;
              }
        }
};

接下来使用 sort(begin,end,compare(ASC)实现升序，sort(begin,end,compare(DESC)实现降序。

主函数为：

int main()
{
     int a[20]={2,4,1,23,5,76,0,43,24,65},i;
     for(i=0;i<20;i++)
         cout<<a[i]<<endl;
     sort(a,a+20,compare(DESC));
    for(i=0;i<20;i++)
         cout<<a[i]<<endl;
     return 0;
}

3)其实对于这么简单的任务（类型支持“<”、“>”等比较运算符），完全没必要自己写一个类出来。标准库里已经有现成的了，就在functional里，include进来就行了。functional提供了一堆基于模板的比较函数对象。它们是（看名字就知道意思了）：equal_to<Type>、not_equal_to<Type>、greater<Type>、greater_equal<Type>、less<Type>、less_equal<Type>。对于这个问题来说，greater和less就足够了，直接拿过来用：

升序：sort(begin,end,less<data-type>());
降序：sort(begin,end,greater<data-type>()).

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
     int a[20]={2,4,1,23,5,76,0,43,24,65},i;
     for(i=0;i<20;i++)
          cout<<a[i]<<endl;
     sort(a,a+20,greater<int>());
     for(i=0;i<20;i++)
         cout<<a[i]<<endl;
     return 0;
}

4)既然有迭代器，如果是string 就可以使用反向迭代器来完成逆序排列，程序如下：

int main()
{
   string str("cvicses");
    string s(str.rbegin(),str.rend());
    cout << s <<endl;
    return 0;
}

STL容器的排序，支持随机访问的容器vector,deque,string没有sort成员，可调用std::sort排序；list排序调用自带的list::sort。

下面是std::sort函数，有两个版本：

[cpp] view plain copy

template <class RandomAccessIterator>
void sort ( RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last );
template <class RandomAccessIterator, class Compare>
void sort ( RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, Compare comp );

sort函数有以下特征：
1. 要求输入一个范围[first, last)
2. 随机迭代器，能用此算法的容器是支持随机访问的容器：vector, deque, string。
3.第一个版本使用operator<进行比较，默认升序排序，第二个版本使用comp做比较.

关于参数comp，comp带两个同类型的参数，如果第一个参数排在第二个参数前面，返回true，否则返回false
它可以是函数指针，也可以是函数对象。函数指针好理解，何谓函数对象？
函数对象（Function Object），是重载了operator()函数的类（或结构体）实例化出来的对象，使用起来像函数，又叫仿函数。

STL本身提供了几个比较函数,下面这些都是仿函数：
less(小于)
greater(大于)
equal_to(等于)
not_equal_to(不相等)
less_equal(小于等于)
greater_equal(大于等于)

当容器元素为内建类型时可以使用，注意使用的格式，要加模版参数（由于是模板类）和后面的()，如下：

[cpp] view plain copy

sort(vec.begin(), vec.end(), less<int>());

对于复合类型，实现排序方式有3种方法：
1）重载operator<操作符
2）写全局的比较函数
3）写仿函数，重载operator()形式为：bool operator()(const 类名& 参数){…}

下面看看这3种方法的实现：

[cpp] view plain copy

// 排序元素，比较的对象
struct Person
{
Person(int id, const string& name, int age): id_(id), name_(name), age_(age)
{}
int id_;
string name_;
int age_;
};

[cpp] view plain copy

// 方式1：重载operator<用于排序时的比较(写在函数体内)
bool operator< (const Person& rt)
{
return this->id_ < rt.id_;
}
// 排序函数写法，默认调用operator<
sort(members.begin(), members.end());

[cpp] view plain copy

// 方式2：写比较函数
bool CompAge(const Person& pl, const Person& pr)
{
return pl.age_ < pr.age_;
}
// 排序时传入比较函数指针
sort(members.begin(), members.end(), CompAge);

[cpp] view plain copy

// 方式3：仿函数
struct CompName
{
bool operator()(const Person& pl, const Person& pr)
{
return pl.name_ < pr.name_;
}
};
// 排序时传入函数对象
sort(members.begin(), members.end(), CompName());

用函数对象代替函数指针的优点：
1. 函数对象可以存储中间结果在数据成员中，而函数想要存中间结果须要设全局变量或静态变量，这个是我们不想要的。
2. 在函数对象中编译器可以实现内联调用，从而提升性能。

下面看一个函数对象的扩展应用

[cpp] view plain copy

// 利用函数对象实现升降排序
struct CompNameEx{
CompNameEx(bool asce) : asce_(asce)
{}
bool operator()(const Person& pl, const Person& pr)
{
return asce_ ? pl.name_ < pr.name_ : pr.name_ < pl.name_;<span style="white-space:pre"> </span>// 《Eff STL》条款21: 永远让比较函数对相等的值返回false
}
private:
bool asce_;
};
// 使用仿函数排序(升降序)
sort(members.begin(), members.end(), CompNameEx(false));

注意：如果是指针的容器，比较函数的参数也应是指针。

C++sort()函数的用法

近来看了c++标准库这本书，学到了很多，就把这其中的一点C++sort()函数的用法写下来和大家分享吧！

（一）为什么要用c++标准库里的排序函数

Sort（）函数是c++一种排序方法之一，学会了这种方法也打消我学习c++以来使用的冒泡排序和选择排序所带来的执行效率不高的问题！因为它使用的排序方法是类似于快排的方法，时间复杂度为n*log2(n)，执行效率较高！

（二）c++标准库里的排序函数的使用方法

I）Sort函数包含在头文件为#include<algorithm>的c++标准库中，调用标准库里的排序方法可以不必知道其内部是如何实现的，只要出现我们想要的结果即可！

II）Sort函数有三个参数：

（1）第一个是要排序的数组的起始地址。

（2）第二个是结束的地址（最后一位要排序的地址）

（3）第三个参数是排序的方法，可以是从大到小也可是从小到大，还可以不写第三个参数，此时默认的排序方法是从小到大排序。

Sort函数使用模板:

Sort(start,end,排序方法)

下面就具体使用sort（）函数结合对数组里的十个数进行排序做一个说明！

例一：sort函数没有第三个参数，实现的是从小到大

#include<iostream>

#include<algorithm>

using namespace std;

int main()

{

int a[10]={9,6,3,8,5,2,7,4,1,0};

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<a[i]<<endl;

sort(a,a+10);

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<a[i]<<endl;

return 0;

}

例二

通过上面的例子，会产生疑问：要实现从大到小的排序肿么办？

这就如前文所说需要在sort（）函数里的第三个参数里做文章了，告诉程序我要从大到小排序！

需要加入一个比较函数 complare(),此函数的实现过程是这样的

bool complare(int a,int b)

{

return a>b;

}

这就是告诉程序要实现从大到小的排序的方法！

#include<iostream>

#include<algorithm>

using namespace std;

bool complare(int a,int b)

{

return a>b;

}

int main()

{

int a[10]={9,6,3,8,5,2,7,4,1,0};

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<a[i]<<endl;

sort(a,a+10,complare);//在这里就不需要对complare函数传入参数了，//这是规则

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<a[i]<<endl;

return 0;

}

例三：

通过上面例一、二的方法虽然实现了从大到小和从大到小的排序，这样做还是有点麻烦，因为还需要自己编写告诉程序执行何种排序的原则的函数，c++标准库强大的功能完全可以解决这种麻烦。

Sortt函数的第三个参数可以用这样的语句告诉程序你所采用的排序原则

less<数据类型>()//从小到大排序

greater<数据类型>()//从大到小排序

结合本例子，这样的就可以完成你想要的任何一种排序原则了

#include<iostream>

#include<algorithm>

using namespace std;

int main()

{

int a[10]={9,6,3,8,5,2,7,4,1,0};

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<a[i]<<endl;

sort(a,a+10,less<int>());

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<a[i]<<endl;

return 0;

}

#include<iostream>

#include<algorithm>

using namespace std;

int main()

{

int a[10]={9,6,3,8,5,2,7,4,1,0};

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<a[i]<<endl;

sort(a,a+10,greater<int>());

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<a[i]<<endl;

return 0;

}

例四：利用sort函数还可以实现对字符的排序，排序方法大同小异，下面就把程序范例展示一下

#include<iostream>

#include<algorithm>

using namespace std;

int main()

{

char a[11]="asdfghjklk";

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<a[i]<<endl;

sort(a,a+10,greater<char>());

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<a[i]<<endl;

return 0;

}

qsort():

原型:
_CRTIMP void __cdecl qsort (void*, size_t, size_t,int (*)(const void*, const void*));

解释: qsort ( 数组名，元素个数，元素占用的空间(sizeof)，比较函数)
比较函数是一个自己写的函数遵循 int com(const void *a,const void *b) 的格式。
当a b关系为 > < = 时，分别返回正值负值零（或者相反）。
使用a b 时要强制转换类型，从void * 转换回应有的类型后，进行操作。
数组下标从零开始,个数为N, 下标0-(n-1)。

排序的顺序是从大到小还是从小到大取决于compare函数

int compare(const void*a,const void*b){return *(*int)a-*(int*)b;}  //升序排序的写法，

示例：qsort(a,10,sizeof(int),compare)    //假设已定义了整型数组a[10]
如果是：return *(*int)b-*(int*)a   就是降序，不论是什么类型的数组，该函数的形式都是这样的

qsort 函数执行期间，需要比较两个元素哪个应在前面时，就以两个元素的地址作为参数，调用 Compare 函数。如果返回值小于0，则qsort 就得知第一个元素应该在前，如果返回值大于0，则第一个元素应该在后。如果返回值等于0，则哪个在前都行。

qsort 函数的用法规定，“比较函数”的原型应是：int 函数名(const void * elem1, const void * elem2);该函数的两个参数，elem1 和elem2，指向待比较的两个元素。也就是说， * elem1 和* elem2 就是待比较的两个元素。该函数必须具有以下行为：

　　1) 如果 * elem1 应该排在 * elem2 前面，则函数返回值是负整数（任何负整数都行）。

　　2) 如果 * elem1 和* elem2 哪个排在前面都行，那么函数返回0

　　3) 如果 * elem1 应该排在 * elem2 后面，则函数返回值是正整数（任何正整数都行）。

一定注意qsort与sort函数中自定义的比较函数compare中哪个元素应该排在前面的要求是不同的。

实例：
int compare(const void *a,const void *b)
{
return *(int*)b-*(int*)a;
}

int main()
{
     int a[20]={2,4,1,23,5,76,0,43,24,65},i;
     for(i=0;i<20;i++)
       cout<<a[i]<<endl;
     qsort((void *)a,20,sizeof(int),compare);
    for(i=0;i<20;i++)
       cout<<a[i]<<endl;
    return 0;
}

相关:

1)why你必须给予元素个数？

因为阵列不知道它自己有多少个元素

2)why你必须给予大小？

因为 qsort 不知道它要排序的单位.

3)why你必须写那个丑陋的、用来比较俩数值的函式？

因为 qsort 需要一个指标指向某个函式，因为它不知道它所要排序的元素型别.

4)why qsort 所使用的比较函式接受的是 const void* 引数而不是 char* 引数？

因为 qsort 可以对非字串的数值排序.

C/C++中有一个快速排序的标准库函数 qsort ，在stdlib.h 中声明，其原型为：

void qsort(void *base, int nelem, unsigned int width, int ( * pfCompare)( const void *, const void *));

　　使用该函数，可以对任何类型的一维数组排序。该函数参数中，base 是待排序数组的起始地址，nelem 是待排序数组的元素个数，width 是待排序数组的每个元素的大小（以字节为单位），最后一个参数 pfCompare 是一个函数指针，它指向一个“比较函数”。排序就是一个不断比较并交换位置的过程。qsort 如何在连元素的类型是什么都不知道的情况下，比较两个元素并判断哪个应该在前呢？答案是，qsort 函数在执行期间，会通过pfCompare指针调用一个 “比较函数”，用以判断两个元素哪个更应该排在前面。这个“比较函数”不是C/C++的库函数，而是由使用qsort 的程序员编写的。在调用qsort 时, 将“比较函数”的名字作为实参传递给pfCompare。程序员当然清楚该按什么规则决定哪个元素应该在前，哪个元素应该在后，这个规则就体现在“比较函数”中。

　　1) 如果 * elem1 应该排在 * elem2 前面，则函数返回值是负整数（任何负整数都行）。

　　2) 如果 * elem1 和* elem2 哪个排在前面都行，那么函数返回0

　　3) 如果 * elem1 应该排在 * elem2 后面，则函数返回值是正整数（任何正整数都行）。

例如：

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

using namespace std;

int compare(const void *a, const void *b)
{
   int *pa = (int*)a;
   int *pb = (int*)b;
   return (*pa )- (*pb); //从小到大排序
}

void main()
{
   int a[10] = {5, 6, 4, 3, 7, 0 ,8, 9, 2, 1};
   qsort(a, 10, sizeof(int), compare);
   for (int i = 0; i < 10; i++)
       cout << a[i] << " " << endl;
}

再如：

下面的程序，功能是调用qsort 库函数，将一个unsigned int 数组按照个位数从小到大进行排序。比如 8，23，15 三个数，按个位数从小到大排序，就应该是 23，15，8：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int MyCompare( const void * elem1, const void * elem2
{
　　unsigned int * p1, * p2;
　　p1 = (unsigned int *) elem1; //语句6
　　p2 = (unsigned int *) elem2; //语句7
　　return (* p1 % 10) - (* p2 % 10 ); //语句8
}
#define NUM 5
int main()
{
　　unsigned int an[NUM] = { 8,123,11,10,4 };
　　qsort( an, NUM, sizeof(unsigned int), MyCompare);
　　for( int i = 0;i < NUM; i ++ )
　　　　printf("%d ", an[i]);
　　return 0;
}

上面程序的输出结果是：
10 11 123 4 8

qsort 函数执行期间，需要比较两个元素哪个应在前面时，就以两个元素的地址作为参数，调用 MyCompare 函数。如果返回值小于0，则qsort 就得知第一个元素应该在前，如果返回值大于0，则第一个元素应该在后。如果返回值等于0，则哪个在前都行。
对语句6 解释如下：由于elem1 是 const void * 类型的，是void 指针，那么表达式“*elem1”是没有意义的。elem1 应指向待比较的元素，即一个unsigned int 类型的变量，所以要经过强制类型转换，将elem1 里存放的地址赋值给 p1，这样，* p1 就是待比较的第
一个元素了。语句7 同理。语句8 体现了排序的规则。如果 *p1 的个位数小于 *p2 的个位数，那么就返回负值。其他两种情况不再赘述。

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