如何在向量范围内实现排序？

Question

我的任务是在C语言中编写具有动态内存分配的伪向量。我大部分时候都取得了成功，但是有一个奖励部分，它要求我们实现我们选择的排序功能。只是为了查看是否可以正确地获得索引，我选择了冒泡排序，但是在此方面我还是完全没有成功。我认为这是由于我如何将向量结构传递到函数中，但似乎我正在访问错误的数据。我还将使用向量类型添加对交换函数的尝试（不成功）。我希望有人告诉我我在做什么错。

这是家庭作业，如果尚未明确的话。我尝试添加正确的标签，但似乎这里不存在。

vec.c

#include "vec.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <crtdbg.h>

#define GOOD 0;
#define BAD -1;

struct SVec VecInit(void) {
    struct SVec vec;
    vec.pData = 0;
    vec.uiCount = 0;

    return vec;
}

int VecAdd(struct SVec * const vec, int const iVal) {
    int newsz = vec->uiCount + 1;
    if (vec->pData == 0)
        vec->pData = (int*)malloc(newsz * sizeof(int));
    else
        vec->pData = (int*)realloc(vec->pData, newsz * sizeof(int));

    *(vec->pData + vec->uiCount) = iVal;
    vec->uiCount++;

    return 1;
}

int VecContains(struct SVec const * const vec, int const iVal) {
    int index;
    if (iVal < 0) return BAD;
    for (index = 0; index < vec->uiCount; index++) {
        if (*(vec->pData + index) == iVal) {
            return GOOD; //success, change later
        }
    }
    return BAD; //fail, change later
}

int VecDie(struct SVec * const vec) {
    free(vec->pData);
    vec->pData = NULL;
    vec->uiCount = 0;
    //free(vec); //not sure if this is necessary
}

int VecGet(struct SVec const * const vec, int const index) {
    if (index > vec->uiCount || vec->uiCount <= 0 || index < 0)
        return BAD; //failure
    return vec->pData[index];
}

int VecIndexAt(struct SVec const * const vec, int const iVal) {
    int index;
    if (!VecContains(&vec, iVal))
        return BAD; //value wasn't found
    for (index = 0; index < vec->uiCount; index++) {
        if (*(vec->pData + index) == iVal)
            return index;
    }

    return BAD; //value wasn't found, should not be able to get here but let's be explicit
}

int VecRemove2(struct SVec * const vec, int const iVal) {
    int newsize = vec->uiCount - 1;
    int start;

    for (size_t i = 0; i < vec->uiCount; i++) {
        if (*(vec->pData + i) == iVal) {
            *(vec->pData + i) = NULL;
            start = i;
            for (start; start < vec->uiCount; start++) {
                if (start + 1 >= vec->uiCount) break; //bound check the end of vector
                *(vec->pData + start) = *(vec->pData + start + 1);
            }
            vec->pData = (int*)realloc(vec->pData, newsize * sizeof(int));
            vec->uiCount--;
            return GOOD;
        }
    }

    return BAD;
}

int VecRemove(struct SVec * const vec, int const iVal) {
    int newsz = vec->uiCount - 1;
    int indexToRemove;
    int index;

    if (vec->uiCount == 0) { return BAD; }

    if (!VecContains(&vec, iVal)) { return BAD; }
    else {
        indexToRemove = VecIndexAt(&vec, iVal);
        *(vec->pData + indexToRemove + 1) = NULL;

        for (index = 0; index < sizeof(vec[0]) / sizeof(vec); index++) {
            if (index == 0) continue;
            vec->pData[index] = vec->pData[index + 1];
        }

        //vec->pData = (int*)realloc(vec->pData, newsz * sizeof(int));
        vec->uiCount--;
        return GOOD;
    }
}

int VecSet(struct SVec * const vec, int const index, int const iVal) {
    if (!VecContains(&vec, iVal) || index > vec->uiCount || index < 0) return BAD;
    vec->pData[index] = iVal;
}

int VecShow(struct SVec const * const vec) {
    int count = vec->uiCount;
    int index;

    if (vec->uiCount == 0) return -1;

    for (index = 0; index <= count; index++) {
        if (index == count - 1) {
            printf("%d", *(vec->pData + index));
            break;
        }
        printf("%d, ", *(vec->pData + index));
    }

    printf("\n");
}

//does not work
void VecShuffle(struct SVec * const vec, int const size) {
    int i, j, tmp;

    for (i = size - 1; i > 0; i--) {
        j = rand() % (i + 1);
        tmp = VecGet(&vec, j);
        VecSet(&vec, j, VecGet(&vec, i));
        VecSet(&vec, i, tmp);
    }
}

int VecSize(struct SVec const * const vec) {
    return vec->uiCount;
}

//does not work
void VecSort(struct SVec * vec) {
    int i;
    int j;
    for (i = 0; i < vec->uiCount - 1; i++) {
        for (j = 0; j < vec->uiCount - i - 1; j++) {
            if (VecGet(&vec, j) > VecGet(&vec, j + 1)) {
                int temp = VecGet(&vec, i);
                int iValIndex = VecIndexAt(&vec, i);
                int jValIndex = VecIndexAt(&vec, j);
                VecSet(&vec, iValIndex, i);
                VecSet(&vec, jValIndex, temp);
            }
        }
    }
}

//REMOVE LATER
int VecValueAt(struct SVec const * const vec, int const index) {
    if (index > vec->uiCount || vec->uiCount <= 0 || index < 0)
        return BAD; //failure
    return *(vec->pData + index);
}

//does not work
void VecSwap(struct SVec * vec, int const iVal, int const jVal) {
    int temp = VecGet(&vec, iVal);
    int iValIndex = VecIndexAt(&vec, iVal);
    int jValIndex = VecIndexAt(&vec, jVal);
    VecSet(&vec, iValIndex, iVal);
    VecSet(&vec, jValIndex, temp);

}

void main() {
    struct SVec vec = VecInit();
    for (size_t i = 0; i < 5 ; i++)
    {
        VecAdd(&vec, i);
    }

    VecShow(&vec);

    //VecSort(&vec);

    VecShow(&vec);

    getchar();
}

vec.h

typedef unsigned int uint;

struct SVec
{
    int  *pData;
    uint uiCount;
};

struct SVec VecInit(void);

int VecAdd(struct SVec const * vec, int const iVal);

int VecContains(struct SVec const const * vec, int const iVal);

int VecDie(struct SVec const * vec);

int VecGet(struct SVec const * const vec, int const index);

int VecIndexAt(struct SVec const * const vec, int const iVal);

int VecRemove(struct SVec const * vec, int const iVal);

int VecRemove2(struct SVec const * vec, int const iVal);

int VecSet(struct SVec * const vec, int const index, int const iVal);

int VecShow(struct SVec const * const vec);

void VecShuffle(struct SVec * const vec, int const size);

int VecSize(struct SVec const * const vec);

void VecSort(struct SVec * const vec);

int VecValueAt(struct SVec const * const vec, int const index);

当我可以使用该函数时，它对向量没有任何影响，这就是让我考虑结构传递问题的原因。现在，如果我使用VecSort（），程序将无法编译，而且我不记得自己所做的更改。

更新了代码，以反映所提到的一些更改以及完整性，原型和头文件。

Answer 1

以下作品：

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

typedef unsigned int uint;

#define GOOD 0
#define BAD  ( assert(0), -1 )

struct SVec
{
    int  *pData;
    uint uiCount;
};

void VecShow(struct SVec const * const vec);
int VecAdd(struct SVec * const vec, int const iVal);
void VecSwap(struct SVec * vec, int const iVal, int const jVal);
int VecSet(struct SVec * const vec, int const index, int const iVal);
int VecIndexAt(struct SVec const * const vec, int const iVal);
int VecGet(struct SVec const * const vec, int const index);
int VecContains(struct SVec const * const vec, int const iVal);


int VecAdd(struct SVec * const vec, int const iVal) {
    int newsz = vec->uiCount + 1;
    if (vec->pData == 0)
        vec->pData = (int*)malloc(newsz * sizeof(int));
    else
        vec->pData = (int*)realloc(vec->pData, newsz * sizeof(int));

    *(vec->pData + vec->uiCount) = iVal;
    vec->uiCount++;

    return 1;
}

void VecShow(struct SVec const * const vec) {
    int count = vec->uiCount;
    int index;

    if (vec->uiCount == 0) return;

    for (index = 0; index <= count; index++) {
        if (index == count - 1) {
            printf("%d", *(vec->pData + index));
            break;

        }
        printf("%d, ", *(vec->pData + index));
    }

    printf("\n");
}


void VecSwap(struct SVec * vec, int const iVal, int const jVal) {
    int temp = VecGet(vec, iVal);
    int iValIndex = VecIndexAt(vec, iVal);
    int jValIndex = VecIndexAt(vec, jVal);
    VecSet(vec, iValIndex, iVal);
    VecSet(vec, jValIndex, temp);

}

int VecSet(struct SVec * const vec, int const index, int const iVal) {
    if (!VecContains(vec, iVal) || index > vec->uiCount || index < 0) return BAD;
    vec->pData[index] = iVal;
}

int VecIndexAt(struct SVec const * const vec, int const iVal) {
    int index;
    if (!VecContains(vec, iVal))
        return BAD; //value wasn't found
    for (index = 0; index < vec->uiCount; index++) {
        if (*(vec->pData + index) == iVal)
            return index;
    }

    return BAD; //value wasn't found, should not be able to get here but let's be explicit
}

int VecContains(struct SVec const * const vec, int const iVal) {
    int index;
    if (iVal < 0) return BAD;
    for (index = 0; index < vec->uiCount; index++) {
        if (*(vec->pData + index) == iVal) {
            return GOOD;
        }
    }
    return BAD;
}

int VecGet(struct SVec const * const vec, int const index) {
    if (index > vec->uiCount || vec->uiCount <= 0 || index < 0)
        return BAD; //failure
    return vec->pData[index];
}

void VecSort(struct SVec * vec) {
    int i;
    int j;
    for (i = 0; i < vec->uiCount - 1; i++) {
        for (j = 0; j < vec->uiCount - i - 1; j++) {
            if (VecGet(vec, j) > VecGet(vec, j + 1)) {
                int tmp = vec->pData[j];
                vec->pData[j] = vec->pData[j + 1];
                vec->pData[j + 1] = tmp;
            }
        }
    }
}


int main()
{
    struct SVec vec = {0};
    for (size_t i = 5; i > 0; i--) {
        VecAdd(&vec, i);
    }
    VecShow(&vec);
    VecSort(&vec);
    VecShow(&vec);
    // leak memory
    return 0;
}

输出：

5, 4, 3, 2, 1                                                                                                              
1, 2, 3, 4, 5      

1. 在代码中，您将运算符的&地址应用于指针时会误用它。 void VecSwap(struct SVec * vec, int const iVal, int const jVal) { int temp = VecGet(&vec, iVal);中的示例-&vec是struct SVec * vec指针的地址（不是数据！），因此您将传递给VecGet函数struct SVec **指针，即指向数据指针的指针。这会使代码在多个地方无效。编译器至少不应对此发出警告。
2. 在排序函数中，在比较索引j和j + 1处的元素之后，您希望交换该索引处的元素。不是存储j值的元素（可以是任何索引，也可能没有索引），而是完全位于索引j和j + 1的元素。
3. 如果return BAD在#define BAD -1中没有意义。我如何将减一存储在阵列中？ -1是一个重要数字吗？通常，程序员会选择最大值（INT_MAX）或最小值（INT_MIN）来返回错误，或者他们返回0并设置一个全局标志（看着您strtol ...）

4. 部分：

   if (vec->pData == 0)
       vec->pData = (int*)malloc(newsz * sizeof(int));
   else
       vec->pData = (int*)realloc(vec->pData, newsz * sizeof(int));
   

   可以简化为：

   vec->pData = realloc(vec->pData, newsz * sizeof(int));
   

   realloc(NULL, ...)等同于调用malloc(...)。并且0可以隐式转换为NULL，因为NULL的定义为(void*)0（我们不再赘述...）

5. 这些年来，我已经看到很多*(arr + index)语法，但是我认为这里没有任何正当性。您正在索引一个数组，只是arr[index]，它是完全等效的（请不要index[arr]）
6. const struct SVec *对我来说比struct SVec const *更好，更常见。
7. 如@Eric所指出的那样，void VecShow(...)函数包含return -1，这至少是未定义的行为，我很惊讶地发现它实际上是在我使用的旧gcc版本上编译的。

8. 最好包括分配错误检查。通常，在使用realloc时，正确的方法是使用临时指针。

   void * const tmp = realloc(vec->pData, newsz * sizeof(*vec->pData));
   if (tmp == NULL) {
       // the old pointer vec->pData is still valid!
       return BAD;
    }
    // success
    vec->pData = tmp;
   

9. 除了那些错误外，这看起来像是具有良好封装和组织性的非常好的代码。结构很好，需要时有const个指针，良好的缩进，很多检查，可读性强。抱歉，我的英语还不够完善。