在 C 中实现快速排序的分段错误

Question

我正在尝试执行 Reema Thareja 的使用 C 的数据结构一书中提到的快速排序代码。

问题是我无法将排序数组作为 output。 相反，当我在数组中添加元素时，output 屏幕消失了，再次运行代码时，我得到以下信息：

我正在使用 Turbo C++ 版本：3.2 编译器

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
void quicksort(int arr[],int l,int r);
void main()
{
    int arr[10],l,r,i,n;
    printf("Enter Array size: ");
    scanf("%d",&n);
    printf("Enter Elements: ");
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        scanf("%d",&arr[i]);
    }
    quicksort(arr,0,n-1);
    printf("The Sorted Array is: ");
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("%d",arr[i]);
    }
    getch();
}
int partition(int arr[],int l,int r)
{
    int left,right,temp,loc,flag;
    loc=left=l;
    right=r;
    flag=0;
    while(flag!=1)
    {
        while((arr[loc]<=arr[right]) && loc!=right)
        {
            right--;
        }
        if(loc==right)
        {
            flag=1;
        }
        else if(arr[loc]>arr[right])
        {
            temp=arr[loc];
            arr[loc]=arr[right];
            arr[right]=temp;
            loc=right;
        }
        if(flag!=1)
        {
            while((arr[loc]>=arr[left])&& (loc!=left))
            {
                left++;
            }
            if(loc==left)
            {
                flag=1;
            }
            else if(arr[loc]<arr[left])
            {
                temp=arr[loc];
                arr[loc]=arr[left];
                arr[left]=temp;
                loc=left;
            }
        }
    }
    return loc;
}
void quicksort(int arr[],int l,int r)
{
    int loc;
    if(l!=r)
    {
        loc=partition(arr,l,r);
        quicksort(arr,l,loc-1);
        quicksort(arr,loc+1,r);
    }
}

Answer 1

考虑这个 function：

void quicksort(int arr[], int l, int r)
{
    int loc;
    if(l!=r)
    {
        loc=partition(arr,l,r);
        quicksort(arr,l,loc-1);
        quicksort(arr,loc+1,r);
    }
}

在这里，我们的基本情况是l==r 。 但是如果我们添加一个打印语句（和一些间距）

void quicksort(int arr[], int l, int r)
{
    if (l != r)
    {
        printf("left: %d, right: %d\n", l, r);
        fflush(stdout);
      //^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

        int loc = partition(arr, l, r);
        quicksort(arr, l, loc - 1);
        quicksort(arr, loc + 1, r);
    }
}

并调用它

int arr[] = {4, 8, 1, 4, 5, 1, 8, 5, 7};
int arr_len = 9;
quicksort(arr, 0, arr_len - 1);

我们得到以下 output：

left: 0, right: 8
left: 0, right: 1
left: 0, right: -1
exited, segmentation fault

哎呀： left是0， right是-1，我们称之为partition(arr, 0, -1); 它立即使用语句arr[right] => arr[-1]进行越界 memory 访问。

if (l < r)可能是这里的意图：

void quicksort(int arr[], int l, int r)
{
    if (l < r)
    {
        int loc = partition(arr, l, r);
        quicksort(arr, l, loc - 1);
        quicksort(arr, loc + 1, r);
    }
}

这使我们能够正确地建立递归的基本情况。

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除了这个错误，我建议在运算符之间使用空格，选择有意义的名称并避免不必要的变量。 这方面的一个例子是partition function 的开头。 如所写，它是：

int partition(int arr[],int l,int r)
{
    int left,right,temp,loc,flag;
    loc=left=l;
    right=r;
    flag=0;
// ...

但是l和r只是被重新分配给left ，然后right未用于 function 的其余部分。 像这样写：

int partition(int arr[], int left, int right)
{
    int temp;
    int loc = left;
    int flag = 0;
// ...

更清楚，但即使在这里，我们也应该将tmp （用于交换）移到单独的 function 或至少 scope 到用于避免陈旧值错误的块中。 我们应该#include <stdbool.h>因为这实际上是int flag （或使用早期返回来完全消除变量）并改进loc变量名称（实际上是我们正在对整数进行分区的 pivot）：

int partition(int arr[], int left, int right)
{
    int pivot = left;
    bool flag = false; // or remove this completely in favor of `return`
// ...

这干净多了。

此外， void main应该是int main并使用显式return 0 。 我建议使用现代编译器和开发环境并打开所有警告：

gcc quicksort.c -Wall -Wextra -Werror -O2 -std=c99 -pedantic

这揭示了main中未使用的变量等，并且通常会减少痛点。

另外，我建议阅读如何调试小程序，这将为您提供必要的工具（概念和软件），以了解程序以定位错误。