使用递归在 C 中合并排序

Question

这是我在 C 中用于合并排序的代码。我无法理解这里的问题所在。我对指针的了解并不多。合并函数接受 2 个数组并将它们合并。 sort 函数是一个递归函数，应该对数组进行排序。

int * merge(int *fir, int n, int *sec, int m){
    int res[m+n];
    int x=0, y=0;
    for(int i = 0; i < m+n; i++){
        if(*(fir+x)<=*(sec+y)){
            res[i] = *(fir+x);
            x++;
        }else{
            res[i] = *(sec+y);
            y++;
        }

    }
    return res;
}

int * sort(int A[], int n){
    if(n == 1){
        return A;
    }
    int mid = n/2;
    int AL[mid], AR[n-mid];
    for(int i = 0; i < mid; i++){
        AL[i] = A[i];
    }
    for(int i = 0; i < n-mid; i++){
        AR[i] = A[i+mid];
    }
    int *BL, *BR;
    BL = sort(AL, mid);
    BR = sort(AR, n-mid);
    return(merge(BL, mid, BR, n-mid));
}

int main(){
    int n;
    scanf("%d", &n);
    int A[n];
    for(int i = 0; i < n; i++){
        scanf("%d", &A[i]);
    }
    int *sortedArray;
    sortedArray = sort(A, n);
    for(int i = 0; i < n; i++){
        printf("%d ", *(sortedArray+i));
    }

    return 0;
}

这是输出

q8.c:16:9: warning: address of stack memory associated with local variable 'res' returned [-Wreturn-stack-address]
        return res;
               ^~~
1 warning generated.
7
23 12 56 67 11 99 97
97 32766 539779418 32767 -2002825496 32767 6 %```

Answer 1

这里有两个问题：首先，你将你的部分数组合并到一个临时的本地数组中，当你从merge返回后，它会越界。您返回的指针指向无效内存。这就是警告的内容。

其次，合并时不要检查是否超出了部分数组的限制：访问fir时，条件x < n必须为真，y < m和sec也是如此。

您还通过返回指向已排序或合并数组的第一个元素的指针而引起混淆。这表明您创建新的排序和合并数组（这就是您在merge 中尝试做的事情）。这对于垃圾收集的更多语言来说是可以的，但 C 不能那样工作。

在 C 中，如果您需要新内存，则必须先分配它，然后再显式释放它。在像您这样的递归函数中，这很乏味，因为您只对最终排序的数组感兴趣，而不对中间结果感兴趣。因此，C 排序算法通常“就地”工作：在排序和交换元素的过程中使用相同的内存。除非您在排序前进行复制，否则元素的原始顺序将丢失。

对于归并排序，您需要辅助内存。在您的情况下，您使用临时数组AL 和AR，它们是原始数组A 内容的副本。现在，当您合并时，您可以将AL 和AR 合并回A。

所以不要创建一个临时的本地数组，而是传入 A 以便它可以被排序的元素填充：

void sort(int A[], int n)
{
    if (n > 1) {
        int mid = n / 2;
        int AL[mid], AR[n - mid];

        for (int i = 0; i < mid; i++) AL[i] = A[i];
        for (int i = 0; i < n - mid; i++) AR[i] = A[i + mid];
        
        sort(AL, mid);
        sort(AR, n - mid);
        
        merge(A, AL, mid, AR, n - mid);
    }
}

您的merge 函数现在与您之前的函数非常相似，只是您将结果数组作为参数，并且您必须在使用[] 访问元素之前捕获越界情况。

void merge(int *res, const int *fir, int n, const int *sec, int m)
{
    int x = 0, y = 0;

    for(int i = 0; i < m + n; i++) {
        if      (x == n)            res[i] = sec[y++];
        else if (y == m)            res[i] = fir[x++];
        else if (fir[x] <= sec[y])  res[i] = fir[x++];
        else                        res[i] = sec[y++];
    }
}