在 C 中實現快速排序的分段錯誤

Question

我正在嘗試執行 Reema Thareja 的使用 C 的數據結構一書中提到的快速排序代碼。

問題是我無法將排序數組作為 output。 相反，當我在數組中添加元素時，output 屏幕消失了，再次運行代碼時，我得到以下信息：

我正在使用 Turbo C++ 版本：3.2 編譯器

#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

考慮這個 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);
    }
}

在這里，我們的基本情況是l==r 。 但是如果我們添加一個打印語句（和一些間距）

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);
    }
}

並調用它

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

我們得到以下 output：

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

哎呀： left是0， right是-1，我們稱之為partition(arr, 0, -1); 它立即使用語句arr[right] => arr[-1]進行越界 memory 訪問。

if (l < r)可能是這里的意圖：

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);
    }
}

這使我們能夠正確地建立遞歸的基本情況。

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除了這個錯誤，我建議在運算符之間使用空格，選擇有意義的名稱並避免不必要的變量。 這方面的一個例子是partition function 的開頭。 如所寫，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只是被重新分配給left ，然后right未用於 function 的其余部分。 像這樣寫：

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

更清楚，但即使在這里，我們也應該將tmp （用於交換）移到單獨的 function 或至少 scope 到用於避免陳舊值錯誤的塊中。 我們應該#include <stdbool.h>因為這實際上是int flag （或使用早期返回來完全消除變量）並改進loc變量名稱（實際上是我們正在對整數進行分區的 pivot）：

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

這干凈多了。

此外， void main應該是int main並使用顯式return 0 。 我建議使用現代編譯器和開發環境並打開所有警告：

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

這揭示了main中未使用的變量等，並且通常會減少痛點。

另外，我建議閱讀如何調試小程序，這將為您提供必要的工具（概念和軟件），以了解程序以定位錯誤。