C Quicksort（鏈接列表）分段錯誤

Question

我必須在鏈接列表（在C中）上創建一個快速排序。 我的第一個和最后一個指針是樞軸（在此代碼中，它是列表的第一個元素）。 我必須使用的結構：

typedef struct list_element list_element;

struct list_element {
    char *password;
    int count;
    list_element* next;
};

typedef struct list list;

struct list {
    list_element* first;
    list_element* last;
};

我有一個包含100個密碼和數量的文件。 像這樣：password1 123（下一行）password2 435（下一行）password3 133 ...必須在此程序末尾對密碼進行排序（根據其數量）。 左右列表不需要任何額外的內存分配，因為我只需要使用下一個指針即可。 （這就是練習中的提示。）

給定的主要功能：

int main(int argc, char** args)
{
    if (argc != 2)
    {
        printf("Nutzung: %s <Dateiname>\n",args[0]);
        return 1;
    }
    list mylist;
    init_list(&mylist);
    read_data(args[1],&mylist);
    qsort_list(&mylist);
    printf("Sortierte Liste:\n");
    print_list(&mylist);
    free_list(&mylist);
    return 0;
}

我已經初始化了我的清單：

void init_list(list* mylist)
{
    mylist->first = NULL;
    mylist->last = NULL;
}

並在末尾插入一個新元素（passwort =文件中的密碼，hauefigkeit =文件中的計數）：

void insert_list(list_element* le, list* mylist)
{
    if (mylist->first != NULL) {
        le->next = mylist->last;
        mylist->last = le;
        le->next= NULL;
    }
    else {
        mylist->last->next = le;
        mylist->last = le;
        mylist->last->next = NULL;
    }
}

從文件讀取數據：

void read_data(char* filename, list* mylist)
{
    FILE *file_in = fopen(filename, "r"); 

    if (file_in == NULL) {
        perror("Could not open input file!");
        exit(1);
    }

    char buffer[999] = "0";

    char *passwort = (char*) calloc(1,sizeof(passwort));
    int haeufigkeit = 0;

    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file_in) != NULL) {
        sscanf(buffer, "%s %d", passwort, &haeufigkeit);

        list_element* le = (list_element*)calloc(1,sizeof(list_element));

        for(int i = 0; i <=100; i++) {
            le->password[i] = passwort[i];
        }
        le->count = haeufigkeit;
        le->next = NULL;

        insert_list(le, mylist);
    }
    fclose(file_in);
}

列表分區：

list_element* partition( list* input, list* left, list* right )
{
    list_element* pivot = NULL;
    if (input->first != NULL) {
        list_element* temp;
        pivot = input->first;
        input->first = input->first->next;
        pivot->next = NULL;
        left->first = NULL;
        right->first = NULL;

        while (input->first != NULL) {
            if((pivot->count)>(input->first->count)){
                temp=input->first->next;
                insert_list(input->first, left);
                input->first=temp;
            } 
            else {
                temp = input->first->next;
                insert_list(input->first, right);
                input->first = temp;
            }
        }
    }
    return pivot;
}

實際的快速排序：

void qsort_list(list* mylist)
{
    if(mylist->first == mylist->last){
    }

    else{
        list* left = calloc(1,sizeof(list));
        list* right= calloc(1,sizeof(list));
        list_element* pivot = partition(mylist, left, right);

        qsort_list(left);
        qsort_list(right);

        if(left->first == NULL){
            mylist->first = pivot;
        }
        else{
            mylist->first = left->first;
            left->last->next = pivot;
        }

        if(right->first == NULL){
            pivot->next = NULL;
            mylist->last = pivot;
        }
        else{
            pivot->next = right->first;
            mylist->last = right->last;
        }

        free(right);
        free(left);

    }
}

在最后的打印列表中：

void print_list(list* mylist)
{
    list_element *elem = mylist->first;
    while (elem != NULL) {
        printf("%s %d\n", elem->password, elem->count);
        elem = elem->next;
    }     
}

以及免費清單：

void free_list(list* mylist)
{
    list_element *current;
    list_element *second;
    current = mylist->first;
    while (current != NULL) {
        second = current->next;
        free(current);
        current = second;
    }
}

語法應該可以。 GCC（c99，Wall）編譯沒有任何問題。

但是存在分段錯誤。 我已經搜索了幾個小時，不知道問題可能在哪里。 也許您可以幫助我解決這個問題。

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在前兩個答案之后，沒有任何分割錯誤。 但是read_data函數仍然有問題。 該程序無法正確讀取密碼。 也許我誤解了您對閱讀功能的回答。 這是當前功能：

void read_data(char* filename, list* mylist)
{
    FILE *file_in = fopen(filename, "r"); 

    if (file_in == NULL) { 
        perror("Could not open input file!");
        exit(1);
    }

    char buffer[999] = "0";

    int haeufigkeit = 0;

    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file_in) != NULL) {

        char passwort[100];

        sscanf(buffer, "%s %d", passwort, &haeufigkeit);

        list_element* le = (list_element*)    

    calloc(1,sizeof(list_element));


        le->password = passwort;
        le->count = haeufigkeit;
        le->next = NULL;

        insert_list(le, mylist);
    }
    fclose(file_in);
}

Answer 1

正如Leonardo Alves Machado指出的那樣，當遇到C / C ++程序問題時，第一個反射就是使用gdb類的調試器運行它。 這是基礎知識：

gcc -g main.c -o main
gdb main
(gdb) run

注意-g編譯標志：這會將調試信息添加到可執行文件中。

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在read_data ，各行

for(int i = 0; i <=100; i++) {
    le->password[i] = passwort[i];
}

真的很煩我。 您為passwort分配了空間（您永遠不會釋放它），然后嘗試將其復制到le->password ，這是一個簡單的指針（沒有分配空間）。 您實際需要的是使le->password 指向 passwort ，即

le->password = passwort;

在free_list ，在使用以下方法釋放passwort空間之前，請不要忘記釋放list_element空間：

while (current != NULL) {
    second = current->next;
    free(current->password);
    free(current);
    current = second;
}

Answer 2

程序遇到的第一個問題是read_data()沒有為passwort分配足夠的空間。 實際上，目前尚不清楚，為什么要動態地分配它，但是鑒於這樣做， sizeof(passwort)是一個指向char的指針的大小（因為那是passwort的意思），可能是4或8個字節。 稍后，您似乎假定（嘗試）將其內容復制到列表元素中時，分配的空間為100字節長。 為什么不簡單地將其聲明為100個字符的數組？

char passwort[100];

的確，如果您也以相同的方式聲明list_element.passwort ，則循環中的密碼復制代碼將是正確的，盡管有點不習慣。

實際上，正如@Derlin所觀察到的那樣，該代碼是有問題的。 然而，他提出的解決方案是不正確的。 只要在整個例程中只分配一次本地passwort ，就不能使列表元素指向本地passwort 。 然后，所有列表元素將具有相同的密碼字符串，這不是您想要的。 如果你希望你的列表元素包含指向密碼，因為他們現在這樣做，那么你將要移動的聲明和分配passwort 內循環，使您獲得分配給每個列表元素單獨的口令空間。 那么分配le->password = passwort建議是正確的。

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另一個早期的問題是您的insert_list()函數嚴重損壞。

首先考慮當您嘗試將元素插入到由init_list()初始化的空列表中時發生的情況。 列表的next和last成員都將為null，因此insert_list()將嘗試執行以下代碼：

    mylist->last->next = le;
    mylist->last = le;
    mylist->last->next = NULL;

觀察到mylist->last為null，因此第一行通過嘗試取消引用null指針來調用未定義的行為。 分割錯誤是一個非常合理的觀察結果。 您可以通過將其中的第一行更改為

    mylist->next = le;

現在考慮當您嘗試插入非空列表時會發生什么。 在這種情況下，執行以下行：

    le->next = mylist->last;
    mylist->last = le;
    le->next= NULL;

由於您打算在末尾插入新元素（即附加它），因此將新元素的next指針設置為列表的最后一個元素很奇怪。 以后再用NULL覆蓋該值是特別奇怪的。 您似乎將其向后：您希望將初始的last元素設置為指向新元素作為其下一個元素，而不是相反：

    mylist->last->next = le;

確實，這正是空列表情況下的錯誤代碼，但是當列表為非空時這很好。

總體而言，您的函數還遭受奇怪的缺乏並行性和某些隱藏代碼重復的困擾。 我可能會編寫整體函數，像這樣：

void append_to_list(list_element* le, list* mylist)
{
    le->next= NULL;
    if (mylist->first != NULL) {
        mylist->last->next = le;
        mylist->last = le;
    }
    else {
        mylist->first = le;
        mylist->last = le;
    }
}