C LANGUAGE TECHNOLOGY

【C言語】qsort/qsort_r関数の使い方

悩んでいる人

C言語でqsort/qsort_r関数の使い方を教えて!

こういった悩みにお答えします.

本記事の信頼性

  • リアルタイムシステムの研究歴12年.
  • 東大教員の時に,英語でOSの授業.
  • 2012年9月~2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校コンピュータサイエンス学部2021年の世界大学学術ランキングで20位)で客員研究員として勤務.C言語でリアルタイムLinuxの研究開発
  • プログラミング歴15年以上,習得している言語: C/C++Solidity/Vyper,Java,Python,Ruby,HTML/CSS/JS/PHP,MATLAB,Assembler (x64,ARM).
  • 東大教員の時に,C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」,C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」GitHubにオープンソースとして公開

こういった私から学べます.

qsort関数

qsort関数は,nmemb個の大きさsizeの要素をもつ配列を並び替える関数です.

※配列を並び替える方法は,主にクイックソートを利用しています.

base引数は配列の先頭へのポインタです.

comparをポインタとする比較関数により,配列の中身は昇順 (値の大きいものほど後に並ぶ順番) にソートされます.

比較関数の引数は比較される2つのオブジェクトのポインタです.

比較関数は,第1引数が第2引数と比較して,小さい,等しい,大きい場合,それぞれ0より小さい整数,0,0より大きい整数を返さなければなりません.

2つの要素の比較結果が等しい場合,並び替える後の配列で,2つの要素の順序は規定されていません.

つまり,qsort関数は安定ソートではなく不安定ソートになります.

qsort関数の使い方

qsort関数の使い方は以下になります.

実行結果は以下になります.

qsort関数の問題点

qsort関数の問題点は,比較関数に任意の引数を渡したい場合,グローバル変数を利用しなければならないことです.

一般的にグローバル変数の利用は,保守性の観点からできる限り避けるべきと言われています.

qsort関数の比較関数内で比較回数と第1引数が第2引数より大きい回数をカウントするコードは以下になります.

15行目でグローバル変数のint型の配列numsを定義し,比較関数arraycmpでアクセスしています.

実行結果は以下になります.

比較回数が13,第1引数が第2引数より大きい回数が5になりました.

qsort_r関数

qsort_r関数はqsort関数と似ていますが,比較関数comparが第3引数としてvoid型のポインタを取る点と,その第3引数がqsort_r関数の第5引数のarg経由で比較関数に渡される点が異なります.

これにより,比較関数は任意の引数を渡すためにグローバル変数を利用する必要がなくなり,リエントラント(再入可能) になります.

qsort_r関数の比較関数内で比較回数と第1引数が第2引数より大きい回数をカウントするコードは以下になります.

45行目でローカル変数のint型の配列numsを定義し,qsort_r関数の第5引数として渡すことで,比較関数arraycmpでアクセスしています.

実行結果は以下になります.

グローバル変数を利用しないで,比較回数が13,第1引数が第2引数より大きい回数が5と計算できました.

まとめ

C言語でqsort/qsort_r関数の使い方を紹介しました.

特にqsort_r関数はグローバル変数を利用しないで比較関数に任意の引数を渡せることがわかりました.

クイックソートを含むソート関数の自作を知りたいあなたはこちらからどうぞ.

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