排序算法:qsort vs std::sort

本文对比了C库的qsort与C++标准库中的std::sort,并解释了为什么后者能提供更好的性能。得益于C++特有的模板技术和仿函数的存在,std::sort在性能上远超qsort,甚至超越了Java和C#等现代编程语言提供的排序实现。

你应该忘记C库的qsort,而使用C++的std::sort。尽管两者都是采用快速排序算法。

由于C++独特的模板技术,加上仿函数(functor)的存在,使得排序算法在C++语言中,获得了无可比拟的性能优势。这种优势是C语言,更别说其他如Java、C#语言所可以比拟的。虽然,Java、C#也存在模板,但是他们的模板技术实现方案无法带来性能上的好处。  

C++里,“sort”本身并非标准库中的术语,一般提到的“sort”可能指的是`std::sort` ,它是C++标准模板库(STL)里用于对数组或容器(像`std::vector` )中的元素进行高效排序的函数 [^1]。 要是“sort”指的是C语言标准库中的`qsort` ,那么`std::sort`和`qsort`存在以下区别: - **语言层面**:`std::sort`属于C++标准库,而`qsort`是C语言标准库的函数。 - **类型安全性**:`std::sort`具备类型安全性,它借助模板来处理不同类型的元素,编译器能够在编译时检查类型错误;`qsort`则以`void*`指针操作,需要手动进行类型转换,缺乏类型检查,容易引发运行时错误。 - **使用便捷性**:`std::sort`可以直接使用默认的比较函数(进行升序排序),也能轻松自定义比较函数;`qsort`需要提供一个比较函数,且该函数的参数和返回值有特定格式要求,使用起来相对复杂。 - **性能**:`std::sort`通常经过高度优化,一般采用内省排序(Introsort),这是一种混合了快速排序、堆排序和插入排序的算法,性能表现良好;`qsort`一般使用快速排序算法,在某些特殊情况下性能可能不如`std::sort` [^4]。 示例代码如下: ```cpp #include <iostream> #include <algorithm> #include <cstdlib> // 自定义比较函数,用于qsort int compare(const void* a, const void* b) { return (*(int*)a - *(int*)b); } int main() { int arr1[] = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5}; int arr2[] = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5}; // 使用std::sort std::sort(arr1, arr1 + sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0])); for (int i = 0; i < sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]); ++i) { std::cout << arr1[i] << " "; } std::cout << std::endl; // 使用qsort qsort(arr2, sizeof(arr2) / sizeof(arr2[0]), sizeof(int), compare); for (int i = 0; i < sizeof(arr2) / sizeof(arr2[0]); ++i) { std::cout << arr2[i] << " "; } std::cout << std::endl; return 0; } ```
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