尝试基于双精度数组对结构数组进行排序会导致数组的顺序不可预测

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我正在尝试根据一些三角形的表面来排序。为此,三角形存储在名为三角形的结构数组中。为了解决这个问题,我的想法是创建一种具有三角形表面的并行数组,并“并行”交换两个数组。排序是在一个 void 函数中完成的,该函数接收数组及其中的元素数量。

排序似乎有效,我通过打印曲面数组进行检查,但是当我打印三角形数组(从函数内部和外部)时,它的顺序不正确。它既不是排序后的,也不是最初的。

我使用冒泡排序进行排序,我知道它效率低下,但实现起来也很简单。我知道我可以使用 qsort 函数,但为了学习,我想首先从头开始。这是代码,希望它足够可读:


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

struct triangle
{
    int a;
    int b;
    int c;
};

typedef struct triangle triangle;
void sort_by_area(triangle* tr, int n) {
    double s[n];
    double p, s_2;
    int u;
    triangle v;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        p = (tr[i].a+tr[i].b+tr[i].b);
        p = p/2.0;
        s_2 = p*(p-tr[i].a)+(p-tr[i].b)+(p-tr[i].c);
        s[i] = sqrt(s_2);
    }
    

    //bubble sort
    for (int i = 0; i <n-1; i++) {
        for (int j = 0; j < (n-i-1); j++) {
            if (s[j]>s[j+1]) {
                u = s[j];
                s[j] = s[j+1];
                s[j+1] = u;
                
                v = tr[j];
                tr[j]= tr[j+1];
                tr[j+1] = v;
                //printf("swapped");
            }
        }
    } 
    
    for (int i = 0; i <n; i++) {
        printf("%f\n", s[i]);
        if (i == (n-1)) {
            printf("\n\n");
        }
    }    
 
}

int main()
{
    int n;
    scanf("%d", &n);
    triangle *tr = malloc(n * sizeof(triangle));
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        scanf("%d%d%d", &tr[i].a, &tr[i].b, &tr[i].c);
    }
    sort_by_area(tr, n);
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d %d %d\n", tr[i].a, tr[i].b, tr[i].c);
    }
    return 0;
}

这是我尝试测试的输入示例:

10
67 67 19
3  57 55
33 33 33
61 58 59
23 43 35
48 42 45
23 12 27
41 34 22
26 49 35
63 46 45

我的结果是

23 12 27
41 34 22
33 33 33
63 46 45
48 42 45
23 43 35
26 49 35
61 58 59
3 57 55
67 67 19
c struct
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您对 Heron 公式 的计算不正确,因为在

p*(p-tr[i].a)+(p-tr[i].b)+(p-tr[i].c)

您首先将半周长

p
乘以
p - tr[i].a
,然后将其
(p - tr[i].b) + (p - tr[i].c)
的结果中。

参见:运算符优先级

相反,您正在寻找半周长和从半周长中减去每条边的乘积

p * (p - a) * (p - b) * (p - c)

每边的变量都已简化。


要做的第一件事是通过编写只做一件事的函数来简化代码,并且把它做好

static double herons(const struct triangle *t)    
{                            
    double p = (t->a + t->b + t->c) / 2.0;
    return sqrt(p * (p - t->a) * (p - t->b) * (p - t->c));
} 

并单独测试这些功能

#include <stdio.h>
#include <math.h>

struct triangle {
    int a;
    int b;
    int c;
};

static double herons(const struct triangle *t)
{
    double p = (t->a + t->b + t->c) / 2.0;
    return sqrt(p * (p - t->a) * (p - t->b) * (p - t->c));
}

int main(void)
{
    struct triangle tr[] = {
        { 67, 67, 19 },
        { 3 , 57, 55 },
        { 33, 33, 33 },
        { 61, 58, 59 },
        { 23, 43, 35 },
        { 48, 42, 45 },
        { 23, 12, 27 },
        { 41, 34, 22 },
        { 26, 49, 35 },
        { 63, 46, 45 }
    };

    for (size_t i = 0; i < (sizeof tr / sizeof *tr); i++)
        printf("%2d %2d %2d herons(%.5f)\n", tr[i].a, tr[i].b, tr[i].c, herons(tr + i));
}

看看结果是否如你所愿

67 67 19 herons(630.06919)
 3 57 55 herons(62.58744)
33 33 33 herons(471.55083)
61 58 59 herons(1522.35344)
23 43 35 herons(401.79869)
48 42 45 herons(869.02154)
23 12 27 herons(137.28802)
41 34 22 herons(373.85952)
26 49 35 herons(437.49286)
63 46 45 herons(1034.10638)

然后从那里继续前进。

vetted 库函数

qsort
开始可能更容易,以及在每一步重新计算面积的简单方法

static int compare_by_area(const void *a, const void *b)
{
    double l = herons(a);
    double r = herons(b);

    return (l > r) - (l < r);
}
qsort(tr, sizeof tr / sizeof *tr, sizeof *tr, compare_by_area);

示例用法,上面定义了数组。

当插入之前测试的示例时,给出了很好看的结果:

 3 57 55 herons(62.58744)
23 12 27 herons(137.28802)
41 34 22 herons(373.85952)
23 43 35 herons(401.79869)
26 49 35 herons(437.49286)
33 33 33 herons(471.55083)
67 67 19 herons(630.06919)
48 42 45 herons(869.02154)
63 46 45 herons(1034.10638)
61 58 59 herons(1522.35344)

有了工作基线后,开始修改程序的一部分。这是排序函数的修改版本,使用在每一步重新计算面积的简单方法。

static void sort_by_area(struct triangle *tr, int n)
{
    for (int i = 0; i < (n - 1); i++) {
        for (int j = 0; j < (n - i - 1); j++) {
            if (herons(tr + j) > herons(tr + j + 1)) {
                struct triangle v = tr[j];
                tr[j]= tr[j + 1];
                tr[j + 1] = v;
            }
        }
    }
}

如果我们对此进行测试,它会给出预期的结果。所以我们继续缓存结果:

static void sort_by_area(struct triangle *tr, int n)
{
    double s[n];

    for (int i = 0; i < n; i++)
        s[i] = herons(tr + i);

    for (int i = 0; i < (n - 1); i++) {
        for (int j = 0; j < (n - i - 1); j++) {
            if (s[j] >  s[j + 1]) {
                double u = s[j];
                s[j] = s[j+1];
                s[j+1] = u;

                struct triangle v = tr[j];
                tr[j]= tr[j + 1];
                tr[j + 1] = v;
            }
        }
    }
}

毫不奇怪,它仍然有效,因为它是基于之前测试的代码构建的。

下一步:将这种类型与天真的

qsort
方法进行基准测试。


注意:如果

double s[n];
为非正值,或者
n
导致对象耗尽可用(堆栈)内存,则 VLA
n
将失败。

注意:

int u;
作为代码中
double
交换的临时变量,会在每次交换时截断比较的左侧。使用您的数据时这不是问题,但会得到不同的数据集。编译器发出的更激进的警告级别应该突出显示这一点(gcc/clang:
-Wconversion
[
-Wfloat-conversion
])。

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