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在软件开发领域#xff0c;了解和掌握多种排序算法是至关重要的。排序不仅是解决许多计算问题的基本步骤#xff0c;而且在实际应用中#xff0c;选择适当的排序算法可以显著提高程序的性能。本文将深入探讨使用 C 语言和 Python 实现不同类型数据排序的技术#xff…前言
在软件开发领域了解和掌握多种排序算法是至关重要的。排序不仅是解决许多计算问题的基本步骤而且在实际应用中选择适当的排序算法可以显著提高程序的性能。本文将深入探讨使用 C 语言和 Python 实现不同类型数据排序的技术涉及数组、结构体和字符串的排序方法。通过对排序算法的比较和示例代码的详细解释读者将能够更好地理解和应用这些关键概念。 文章目录 前言C 语言示例1. 对 int 类型数组排序2. 对 char 类型数组排序同 int 类型3. 对 double 类型数组排序特别要注意4. 对结构体一级排序5. 对结构体二级排序6. 对字符串进行排序#define Python 示例1. 对 int 类型数组排序2. 对 char 类型数组排序同 int 类型3. 对 double 类型数组排序4. 对结构体一级排序5. 对结构体二级排序6. 对字符串进行排序Lambda 函数 Lambda 与 #define总结 C 语言示例
这是关于使用 qsort 函数进行不同类型数组和结构体排序的示例。下面是对每个示例的简要解释
1. 对 int 类型数组排序
int num[100];int cmp(const void *a, const void *b) {return (*(int *)a - *(int *)b);
}qsort(num, 100, sizeof(num[0]), cmp);2. 对 char 类型数组排序同 int 类型
char word[100];int cmp(const void *a, const void *b) {return (*(char *)a - *(int *)b);
}qsort(word, 100, sizeof(word[0]), cmp);3. 对 double 类型数组排序特别要注意
double in[100];int cmp(const void *a, const void *b) {return (*(double *)a *(double *)b ? 1 : -1);
}qsort(in, 100, sizeof(in[0]), cmp);4. 对结构体一级排序
struct In {double data;int other;
} s[100];int cmp(const void *a, const void *b) {return (((In *)a)-data ((In *)b)-data ? 1 : -1);
}qsort(s, 100, sizeof(s[0]), cmp);5. 对结构体二级排序
struct In {int x;int y;
} s[100];int cmp(const void *a, const void *b) {struct In *c (In *)a;struct In *d (In *)b;if (c-x ! d-x) return c-x - d-x;else return d-y - c-y;
}qsort(s, 100, sizeof(s[0]), cmp);6. 对字符串进行排序
struct In {int data;char str[100];
} s[100];int cmp(const void *a, const void *b) {return strcmp(((In *)a)-str, ((In *)b)-str);
}qsort(s, 100, sizeof(s[0]), cmp);注意这些示例都假设相应的数组或结构体是已经声明并初始化的。确保引入了 stdlib.h 和 string.h 头文件因为其中包含了 qsort 和 strcmp 函数的声明。
#define
在C语言中#define 是一个预处理指令用于创建宏macro。它的主要目的是在编译之前进行文本替换使得代码更加灵活和易于维护。#define 的语法格式如下
#define 宏名 替换文本宏名是一个标识符通常使用大写字母表示而替换文本是在代码中出现宏名时将其替换的文本内容。宏可以是简单的值、表达式甚至是代码块。
以下是一些常见的 #define 的用法 定义常量 #define PI 3.14159这样每次在代码中使用 PI 时都会被替换为 3.14159。 定义函数宏 #define SQUARE(x) ((x) * (x))这个宏可以用来计算一个数的平方例如 SQUARE(5) 会被替换为 (5 * 5)。 条件编译 #define DEBUG在代码中使用 #ifdef DEBUG 可以根据是否定义了 DEBUG 来包含或排除调试代码。 字符串拼接 #define CONCAT(x, y) x ## y这个宏可以将两个标识符连接在一起例如 CONCAT(var, 1) 可以被替换为 var1。
请注意宏的替换是简单的文本替换可能会导致一些问题因此在使用宏时需要小心。例如在定义函数宏时要确保使用括号将参数括起来以避免意外的运算顺序问题。
Python 示例
在Python中你可以使用内置的 sorted 函数和自定义的比较函数来实现这些功能。下面是相应的示例
1. 对 int 类型数组排序
num [2, 4, 1, 7, 5]sorted_num sorted(num)2. 对 char 类型数组排序同 int 类型
word [b, a, d, c]sorted_word sorted(word)3. 对 double 类型数组排序
in_data [2.5, 1.0, 3.7, 2.0]sorted_in_data sorted(in_data)4. 对结构体一级排序
class In:def __init__(self, data, other):self.data dataself.other others [In(2.5, 1), In(1.0, 3), In(3.7, 2)]sorted_s sorted(s, keylambda x: x.data)5. 对结构体二级排序
class In:def __init__(self, x, y):self.x xself.y ys [In(2, 5), In(1, 8), In(2, 3)]sorted_s sorted(s, keylambda x: (x.x, -x.y))6. 对字符串进行排序
class In:def __init__(self, data, str):self.data dataself.str strs [In(2, apple), In(1, banana), In(3, orange)]sorted_s sorted(s, keylambda x: x.str)这里key 参数用于指定排序时的关键字而 lambda 函数用于定义比较规则。请注意这里的排序是升序的如果需要降序可以在 sorted 函数中使用 reverseTrue 参数。
Lambda 函数
lambda 函数是一种在 Python 中创建匿名函数的方式。它的语法形式是简洁的适用于一次性、简单的操作。lambda 函数的基本结构如下
lambda arguments: expression下面是一个简单的例子演示了 lambda 函数的用法
# 使用普通函数
def add(x, y):return x y# 使用lambda函数
add_lambda lambda x, y: x y# 调用
result1 add(2, 3)
result2 add_lambda(2, 3)print(result1) # 输出 5
print(result2) # 输出 5在上述例子中lambda x, y: x y 等效于普通函数 def add(x, y): return x y。lambda 函数通常用于需要一个简单函数的地方特别是在函数参数中传递函数的时候或者在一些短暂的代码块内。
下面是一个更复杂的例子结合了内置函数 sorted 的 key 参数和 lambda 函数
data [(1, 5), (3, 2), (2, 8)]# 使用lambda函数作为排序的key
sorted_data sorted(data, keylambda x: x[1])print(sorted_data)在这个例子中lambda x: x[1] 表示按照元组中的第二个元素进行排序。lambda 函数的使用可以使代码更为简洁特别是在涉及短小的操作时。
Lambda 与 #define
继续讨论之前的C代码例子我们可以将其中的宏和函数用Python的Lambda表达式和函数定义来替代。
首先我们来处理一些宏定义
#define min(a,b) ((a)(b)?(a):(b))
#define max(a,b) ((a)(b)?(a):(b))
#define abs(a) ((a)0?(a):(-(a)))
#define lowbit(a) (a(-a))
#define sqr(a) ((a)*(a))
#define swap(a,b) ((a)^(b),(b)^(a),(a)^(b))
#define mem(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
#define eps (1e-10)
#define J 10000
#define mod 1000000007
#define MAX 0x7f7f7f7f
#define PI 3.14159265358979323使用Lambda表达式和常量
# Lambda 表达式替代宏
my_min lambda a, b: a if a b else b
my_max lambda a, b: a if a b else b
my_abs lambda a: a if a 0 else -a
lowbit lambda a: a -a
my_sqr lambda a: a * a
my_swap lambda a, b: (b, a)
my_mem lambda a, b: [b] * len(a)# 常量
eps 1e-10
J 10000
mod 1000000007
MAX 0x7f7f7f7f
PI 3.14159265358979323接下来我们将处理主函数中的一些部分
int main() {int x 0;int b x;int p x;printf(%d\t, x);printf(%d\t, *p);printf(%d\n, b);printf(%p\t, x);printf(%p\t, b);printf(%p\n, p);fun_1(x);printf(%d\t, x);fun_2(x);printf(%d\t, x);fun_3(p);printf(%d\t, x);return 0;
}这里有一些问题因为在Python中引用的概念不同于C。在Python中没有直接的引用而是通过对象的引用来实现。修改后的代码如下
def fun_1(a):a 5def fun_2(a):a 5def fun_3(a):a[0] 5def swap(a, b):a, b b, areturn a, bx [0]
b x
p xprint(x[0])
print(p[0])
print(b[0])
print(id(x[0]))
print(id(b[0]))
print(id(p[0]))fun_1(x)
print(x[0])fun_2(x)
print(x[0])fun_3(x)
print(x[0])在这里我们使用列表 x 来模拟C中的引用因为列表是可变对象可以在函数内修改。这样就保留了原有的逻辑。在Python中通常更推荐使用函数参数和返回值来传递和获取结果而不是使用引用。 在这个例子中我使用列表 x 作为可变对象以模拟C中的引用。这种方式在Python中更为常见因为Python中的变量是对象的引用。接下来我们将处理Lambda函数和#define的替代。
# Lambda 表达式替代 #define
my_min lambda a, b: a if a b else b
my_max lambda a, b: a if a b else b
my_abs lambda a: a if a 0 else -a
lowbit lambda a: a -a
my_sqr lambda a: a * a
my_swap lambda a, b: (b, a)
my_mem lambda a, b: [b] * len(a)# 常量
eps 1e-10
J 10000
mod 1000000007
MAX 0x7f7f7f7f
PI 3.14159265358979323上述代码中我使用Lambda表达式替代了一些常见的宏定义例如min、max、abs等。Lambda表达式在这里更具可读性同时也更符合Python的风格。
最后我们将主函数的部分修改为适应Python的语法
def main():x [0]b xp xprint(x[0])print(p[0])print(b[0])print(id(x[0]))print(id(b[0]))print(id(p[0]))fun_1(x)print(x[0])fun_2(x)print(x[0])fun_3(x)print(x[0])if __name__ __main__:main()在Python中函数参数的传递方式是按对象引用传递所以不需要使用符号直接传递对象即可。同时我将主函数的部分放入了main函数并添加了if __name__ __main__:来确保在直接运行脚本时执行。
总结
本文一个针对C语言中使用 qsort 函数进行不同类型数组和结构体排序的示例以及相应的Python代码和关于lambda的讨论。
在C语言示例中使用了#define来定义一些常用的宏如最小值、最大值、绝对值等以及一些常量。在Python中这些宏可以使用Lambda表达式来替代同时还展示了对数组和结构体的排序以及一些注意事项。
在Python示例中使用了内置的 sorted 函数和Lambda表达式展示了如何对不同类型的数据进行排序包括整数数组、字符数组、浮点数数组、结构体数组等。此外还对结构体进行了一级和二级排序以及对字符串进行排序。
在最后的讨论中解释了lambda函数的基本结构和用法并展示了如何使用Lambda表达式替代C语言中的宏。
注意在Python示例中由于Python中没有指针和引用的概念对于模拟引用的部分使用了可变对象列表。这是因为在Python中函数参数是通过传递对象的引用来实现的但对于不可变对象如整数函数内的修改不会影响到外部变量。
