C/C++中的排序和查找

以下内容来自《C/C++程序设计实用案例教程》

1、排序

1.1使用qsort函数

　　C/C++库函数提供了快速排序函数qsort(q时quick的简写)，需要引入头文件<stdlib.h>(注：C++中尽量使用<cstdlib>)

　　C/C++中库函数qsort函数声明如下：

void qsort(void* base, size_t num, size_t size, int(*compar)(const void*, const void*));

　　第一个参数base：待排序的元素数组起始地址

　　第二个参数num：待排序的数组中元素个数

　　第三个参数size：每个元素的大小(字节数)

　　最后一个参数：排序的比较函数

例子：整形数组的qsort

#include <stdlib.h>

int compare(const void* a, const void* b)	//这里要注意的是参数的类型必须为const void*
{
	if (*(int*)a < *(int*)b)
		return -1;
	else if (*(int*)a == *(int*)b)
		return 0;
	else
		return 1;
}
int main()
{
	int a[] = { 12, 46, 154, 4, 86, 5, 78, 5, 8, 16, 879, 4, 78, 5, 45, 12, 45, 45, 71, 1, 4, 78, 979, 46, 7, 9 };
	size_t num = sizeof(a) / sizeof(int);
	size_t size = sizeof(int);

	qsort(a, num, size, compare);
	return 0;
}

　　

结果

 例子：字符串数组的qsort

#include <stdlib.h>	//qsort
#include <string.h>	//strcmp

//字符串数组的qsort
int compare(const void* a, const void* b)
{
	return strcmp(*(char**)a, *(char**)b);
}

int main()
{
	char* str[] = { "fad", "fdfetr", "qwtwt", "nbdf", "twtyw", "wywr", "rwew", "sfb" };

	qsort(str, sizeof(str) / sizeof(char*), sizeof(char*), compare);
	return 0;
}

　　

结果

1.2使用std::sort排序

　　在C++中，更推荐使用STL库函数中的std::sort。因为C++STL中并没有明确指明std::sort使用的排序算法，这也意味不同的平台在std::sort函数实现时可能采用不同的排序算法。

　　std::sort两个重载函数声明如下，需引入头文件<algorithm>

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

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

　　第一个重载函数只需传入一个迭代器区间，也就是开始和终止位置的两个随机访问迭代器。它只能进行升序排列。

　　第二个重载函数还需要传入比较函数。

　　这里再次涉及迭代器区间，在STL的所有库函数中，如果涉及迭代器区间，那么这个区间一定是半闭半开区间，也就是[first,last)。

　　在qsort函数中，一定要传入一个比较函数，但是在std::sort的第一个重载函数中，并没有比较函数。这是因为qsort处理的数据都是无符号类型的指针，在编译时候它无法知道数据元素的确切类型。

　　而std::sort采用的是C++模板方法，当数据传入到比较函数时，它的类型在编译时就确定了。

　　第二个重载函数中如何定义比较函数？

　　comp实际上是一个二元函数，它的参数应该是待排序区间中的两个元素，而不是元素的指针；

　　comp的返回值是bool类型，当返回值为true时，表示a排在b的前面，因此，std:;sort的比较函数相比于qsort的比较函数显得比较简捷，因为qsort比较函数的返回值包括0、负整数、正整数，分别表示等于、小于和大于；

　　同样，std::sort的比较函数可以是一个函数指针，也可以是一个函数对象。

示例代码如下：

#include <iostream>
#include <algorithm>

//双精度升序比较函数
bool DoubleAscend(double i, double j)
{
	return i < j;
}
//双精度降序比较函数
bool DoubleDescend(double i, double j)
{
	return j < i;
}
//函数对象做比较函数
struct CompareClass 
{
	bool operator()(double i, double j){ return j < i; }
} compareDescendObject;

int main()
{
	double data[] = { 32.5, 71.3, 12.1, 45.4, 26.8, 80.9, 53.2, 32.5 };
	int n = sizeof(data) / sizeof(double);
	//使用double默认升序
	std::sort(data, data + n);
	for (int i = 0; i < n; i++)
		std::cout << data[i] << " ";
	std::cout << std::endl;

	//对前四个元素按降序排序
	std::sort(data, data + 4, DoubleDescend);
	for (int i = 0; i < n; i++)
		std::cout << data[i] << " ";
	std::cout << std::endl;

	//对后四个元素按降序排序
	std::sort(data + n - 4, data + n, DoubleDescend);
	for (int i = 0; i < n; i++)
		std::cout << data[i] << " ";
	std::cout << std::endl;

	//使用自定义比较类的一个实例化对象对所有元素按降序排序
	std::sort(data, data + n, compareDescendObject);
	for (int i = 0; i < n; i++)
		std::cout << data[i] << " ";
	std::cout << std::endl;
}

　　

结果：

补充：

　　对于基本数据，STL已经准备了降序排序的函数模板std::greater。对于非基本数据类型，如结构体或类，只要其重载operator<函数，则可以直接使用std::greater进行降序排序。

　　使用std::greater时需要引入头文件<functional>。

　　与降序相对应的是升序std::less(可以用，但没必要，因为默认就是升序的)。

例子

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>

int main()
{
	double data[] = { 32.5, 71.3, 12.1, 45.4, 26.8, 80.9, 53.2, 32.5 };
	int n = sizeof(data) / sizeof(double);

	//按降序排序
	std::sort(data, data + n, std::greater<double>());
	for (int i = 0; i < n; i++)
		std::cout << data[i] << " ";
	std::cout << std::endl;
}

　　

结果

2、查找

2.1使用bsearch函数

　　C语言库函数提供了一个二分查找函数bsearch，需要引入头文件<stdlib.h>

　　函数声明如下：

void* bsearch(const void* key, const void* base, size_t num, size_t size, int(*compar)(const void*, const void*));

　　bsearch的函数参数列表和qsort非常类似，只是它多了第一个参数：一个待查找值的指针，如果在数组中成功查找该值，则返回该值所在空间的地址；如果数组中有多个相同的待查找值，则可能返回其中任意一个值的地址，如果查找失败，返回null指针。

示例代码：

#include <stdlib.h>	//qsort,bsearch

int compareInt(const void* a, const void* b)
{
	return *(int*)a - *(int*)b;
}

int main()
{
	int values[] = { 50, 20, 60, 40, 10, 30 };
	int key;
	int *pltem;

	key = 30;
	qsort(values, sizeof(values) / sizeof(int), sizeof(int), compareInt);	//使用二分法查找需要先进行排序
	pltem = (int*)bsearch(&key, values, sizeof(values) / sizeof(int), sizeof(int), compareInt);
	return 0;

}

　　

结果

2.2std::find查找

　　std::find是C++ STL库函数中一个通用的查找函数，这个函数并不要求输入的数据集合是已排序的。

　　std::find需引入头文件<algorithm>

　　其函数声明如下：

template<class InputIterator,class T>
InputIterator find(InputIterator first, InputIterator last, const T& val);

　　它会返回[first,last)区间内第一个和val相等的元素的迭代器。如果没有找到该元素，函数返回的是last迭代器。

示例代码：

#include <algorithm>

int main()
{
	int data[] = { 35, 25, 10, 15, 45 };
	int *p, n;
	n = sizeof(data) / sizeof(int);
	p = std::find(data, data + n, 15);
	return 0;
}

结果