Post on 06-Apr-2015
Programmieren in C
Sortieren, Suchen
Hochschule Fulda – FB AI
Sommersemester 2013/14
http://c.rz.hs-fulda.de
Peter Klingebiel, HS Fulda, DVZ
Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 2
Sortieren 1
• Sortieren von Zahlen, Strings, allgemein von Daten, ist oft auftretende Aufgabenstellung
• Meist: Daten sind in Feldern vorhanden Sortieren von Feldelementen• Intuitiver Algorithmus:
– Feld von oben nach unten (oder von links nach rechts) durchlaufen und elementweise sortieren
– Feld solange immer wieder durchlaufen, bis Feld sortiert ist
Bubblesort-Algorithmus• http://de.wikipedia.org/wiki/Bubblesort
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• 1. Durchlauf bei Bubblesort
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Sortieren 4
die größten Elemente wandern nach und nach an das Ende des Feldes
steigen wie Blasen auf Bubblesort• Algorithmus für int-Feld mit n Elementen:
void bsort(int v[], int n)
int i, j;
for(i = 0; i < n; i++) for(j = 0; j < n-i-1; j++) if(v[j] > v[j+1])
swap(v, j, j+1);
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• Bubblesort für Feld von Strings
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• Sortierprogramm für Strings
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• Diskussion– Stabilität?– Geschwindigkeit?
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• Schnellerer Algorithmus Quicksort• rekursiver Algorithmus für int-Feld
void qsort(int v[], int left, int right)
int i, last;
if(left >= right) return; swap(v, left, (left + right) / 2); last = left; for(i = left + 1; i <= right; i++) if(v[i] < v[left]) swap(v, ++last, i); swap(v, left, last); qsort(v, left, last - 1); qsort(v, last + 1, right);
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• Prinzip: teile und herrsche
• http://de.wikipedia.org/wiki/Quicksort
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• Quicksort für Feld von Strings
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• Sortierprogramm für Strings
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• Diskussion– Stabilität?– Geschwindigkeit?
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• bisher: nur Sortieren von Strings• Es gibt aber oft andere Typen zu sortieren,
z.B. Integer-, Double-, Struct-Typen usw. Generischer Sortieralgorithmus für Felder• Sortieralgorithmen identisch bis auf
– Vergleichsfunktion comp()– Austauschfunktion swap()
Generische Funktionsparameter Funktionen als Parameter
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• Generische Funktionsparameter Nutzung des Typs void• Beispiel: swap-Funktion void swapv(void *s[], int i, int j){ void *t;
t = s[i]; s[i] = s[j]; s[j] = t;}
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• Funktionen als Parameter• C erlaubt, Funktionen als Parameter an
Funktionen zu übergeben und aufzurufen• Übergabe der Funktion comp()void bsortv(void *v[], int n, int (*comp)(void *, void *)){ ...
• Aufruf der Funktion comp() ... if((* comp)(v[j], v[j+1]) > 0) ...
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• Bubblesort generisch
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• Quicksort generisch
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• sortlib – snumcmp()
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• sortlib – sswapv()
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• bsort5
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• qsort5
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Sortieren 22
• Mit generischen Funktionen und Funktionen als Parametern auch Sortieren von komplexeren Datenstrukturen möglich
• Beispiel: Personaldatentypedef struct _person { /* Personaleintrag: */ int no; /* Personalnummer */ char *nn; /* Nachname */ char *vn; /* Vorname */ int gj; /* Geburtsjahr */ int gm; /* Geburtsmonat */ int gt; /* Geburtstag */} person_t, *person_p;
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Sortieren 23
• Personalliste nach verschiedenen Kriterien (Name, P-Nr., Geburtsdatum) sortierbar
Implementierung einer Vergleichsfunktion• Beispiel: Nachnamen vergleichen
int compnn(person_p p1, person_p p2){ int n; if(n = strcmp(p1->nn, p2->nn)) return(n); else return(strcmp(p1->vn, p2->vn));}
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• personal.c
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Suchen 1
• Häufige Aufgabe: in größeren Datenmengen nach Einzelelementen suchen
• Oft: Daten in Feldern gespeichert• Intuitives Verfahren: Feld mit Daten von
Anfang bis Ende durchlaufen und nach gesuchtem Element fahnden– ist bei großen Datenmengen sehr langsam– notwendig bei unsortierten Daten / Feldern
in sortierten Feldern mit binärer Suche arbeiten
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Suchen 2
• Beispiel: Suche in Integer-Feld
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Suchen 3
• Binäre Suche: teile und finde
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Suchen 4
• 1 Schritt: teilen und vergleichen
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Suchen 5
• 2. Schritt: weiter teilen und vergleichen
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Suchen 6
• 3. Schritt: weiter teilen und vergleichen
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Suchen 7
• 4. Schritt: teilen und finden
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Suchen 8
• Binärsuche: teilen und finden
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Suchen 9
int binsearchi(int v[], int n, int x, int *ind)int m, l, r; /* Mitte, links, rechts */l = 0; /* links: 1. Element */r = n - 1; /* rechts: letztes El. */while(1) { if(r < l) return(0); /* kein Treffer */ m = l + ((r - l) / 2); /* Bereich halbieren */ if (v[m] == x) { /* Elem. x gefunden */ *ind = m; return(1); } if (v[m] > x) r = m - 1; /* Rechts weiter */ else l = m + 1; /* Links weiters */}
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Suchen 10
• binsearchi.c - Binärsuche in int-Feld
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Suchen 11
• binsearchs.c - Binärsuche in String-Feld