Triedenie(riešené príklady): Rozdiel medzi revíziami

Z Kiwiki
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Riadok 46: Riadok 46:
 
  --------------------------------------------------------
 
  --------------------------------------------------------
 
===Návod ako začať===
 
===Návod ako začať===
Zo zadania vyplýva, že hlavným účelom programu je triediť (vzostupne príp. zostupne zoradzovať) zamestnancov podľa triediaceho kritéria (meno, priezvisko, rok). Aby sme pri manipulácii (triedení) s jednotlivými zamestnancami pracovali ucelene so všetkými dátami vzťahujúcimi sa ku konkrétnemu zamestnancovi naraz, bude výhodné použiť štruktúru, ktorá nám tieto dáta takpovediac "zabalí". Takto budeme mať údaje o jednom zamestnancovi pohromade a budeme môcť s nimi pohodlne manipulovať. Týmto sme vyriešili problém ako reprezentovať jedného zamestnanca. Teraz sa vynára otázka ako efektívne pracovať s celým súborom zamestnancov. Pretože vieme, že v zdrojovom súbore sa nebude nachádzať viac ako 100 zamestnancov, bude vcelku výhodné použiť statické pole štruktúr na pamätanie všetkých zamestnancov. Dĺžka tohto poľa bude 100 položiek. Jedna položka poľa potom bude predstavovať jedného konkrétneho zamestnanca. Utriedenie zamestnancov potom budeme realizovať utriedením tohto poľa. Pre triedenie poľa ponúka knižnica ''stdlib.h'' funkciu rýchleho triedenia ''qsort''. Parametre a použitie funkcie ''qsort'' z knižnice ''stdlib.h'' si teraz vysvetlíme.
+
Zo zadania vyplýva, že hlavným účelom programu je triediť (vzostupne príp. zostupne zoradzovať) zamestnancov podľa triediaceho kritéria (meno, priezvisko, rok). Aby sme pri manipulácii (triedení) s jednotlivými zamestnancami pracovali ucelene so všetkými dátami vzťahujúcimi sa ku konkrétnemu zamestnancovi naraz, bude výhodné použiť štruktúru, ktorá nám tieto dáta takpovediac "zabalí". Takto budeme mať údaje o jednom zamestnancovi pohromade a budeme môcť s nimi pohodlne manipulovať. Týmto sme vyriešili problém ako reprezentovať jedného zamestnanca. Teraz sa vynára otázka ako efektívne pracovať s celým súborom zamestnancov. Pretože vieme, že v zdrojovom súbore sa nebude nachádzať viac ako 100 zamestnancov, bude vcelku výhodné použiť statické pole štruktúr na pamätanie všetkých zamestnancov. Dĺžka tohto poľa bude 100 položiek. Jedna položka poľa potom bude predstavovať jedného konkrétneho zamestnanca. Utriedenie zamestnancov potom budeme realizovať utriedením tohto poľa. Pre triedenie poľa ponúka knižnica ''stdlib.h'' funkciu rýchleho triedenia ''qsort''. Parametre a použitie funkcie ''qsort'' z knižnice ''stdlib.h'' sú na stránke [[Qsort (jazyk C)|qsort]].
  
 
Úplný funkčný prototyp funkcie ''qsort'' je nasledovný:
 
<source lang="c">
 
void qsort(void *base, size_t nelem, size_t width, int (*fcmp)(const void *, const void *));
 
</source>
 
Ako vidíme funkcia má štyri parametre, ktorých význam je:
 
*''base''  - ukazovateľ typu void ukazujúci na nultý element triedeného poľa
 
*''nelem'' - počet elementov v triedenom poli
 
*''width'' - veľkosť jedného elementu v bajtoch
 
*''fcmp''  - ukazovateľ na porovnávaciu funkciu, ktorá porovnáva dva elementy triedeného poľa
 
 
Porovnávacia funkcia vyžaduje dva argumenty - ukazovatele typu ''const void *''. Označme tieto argumenty ''elem1'' a ''elem2''. Potom úplný funkčný prototyp porovnávacej funkcie bude:
 
<source lang="c">
 
int (*fcmp)(const void *elem1, const void *elem2);
 
</source>
 
 
Od funkcie ''fcmp'' sa vyžaduje aby vracala celé číslo v závislosti od výsledku porovnania argumentov ''elem1'' a ''elem2'' nasledovne:
 
* ak *''elem1''  <  *''elem2''        potom ''fcmp'' vráti celé číslo < 0
 
* ak *''elem1''  == *''elem2''        potom ''fcmp'' vráti 0
 
* ak *''elem1''  >  *''elem2''        potom ''fcmp'' vráti celé číslo > 0
 
 
Pri porovnávaní elementov elem1 a elem2 symbol < znamená, že elem1 je menší ako elem2 v tom zmysle, že v utriedenom poli sa elem1 nachádza pred elem2. Podobne pre symbol >. Ak sú porovnávané elementy z pohľadu triediaceho kritéria ekvivalenté (symbol ==) potom funkcia vráti nulu. Napríklad ak porovnávame dva reťazce a kritériom je abcedné usporiadanie, potom reťazec "Alexandra" je menší ako reťazec "Zora". Ak by sme však chceli triediť podľa dĺžky reťazca, potom reťazec "Alexandra" je väčší ako reťazec "Zora".
 
 
Triedenie poľa sa potom realizuje volaním funkcie ''qsort'' s patričnými parametrami.
 
 
 
''Poznámka'': Pri porovnávaní porovnávame obsahy argumentov ''elem1'' a ''elem2'', to znamená, že píšeme napr. *''elem1''  <  *''elem2'' namiesto ''elem1''  < ''elem2''. Zápis ''elem1''  <  ''elem2'' by totiž znamenal, že máme porovnať hodnotu ''elem1'' a ''elem2'' čo by znamenalo, že máme porovnať nejaké adresy uložené v premenných ''elem1'' a ''elem2'' (tieto premenné sú ukazovatele a teda pamätajú adresu, nie samotnú štruktúru). Porovnanie ''elem1''  <  ''elem2'' by teda bolo syntakticky správne, ale nemalo by zmysel. Chceme predsa porovnávať zamestnancov a nie adresy pamäte kde sú títo zamestnanci uložení.
 
 
 
Použitie funkcie ''qsort'' ilustrujeme na nasledujúcom jednoduchom príklade:
 
<source lang="c">
 
#include <stdio.h>
 
#include <stdlib.h>
 
#define POCET_PRVKOV 6
 
 
int pole[POCET_PRVKOV] = { 45, 11, 100, 30, 20, 27 };
 
 
int Porovnaj_cele_cisla (const void * a, const void * b)
 
{
 
  // Parameter "a" je ukazovateľ typu "const void *". Preto ho pred použitím musíme pretypovať na poiter na "int". Čiže: "(int *)a".
 
  // Pretože zápis "(int *)a" predstavuje ukazovateľ a my chceme porovnávať celé číslo, ktoré je uložené tam kde tento ukazovateľ ukazuje
 
  // musíme ďalej napísať: "*(int *)a". Týmto zápisom sa dostaneme k hodnote čísla na ktoré ukazuje predaný parameter "const void * a".
 
  // Podobne pre parameter "b".
 
  return ( *(int*)a - *(int*)b ); 
 
}
 
 
int main ()
 
{
 
  int n;
 
  // Vzostupné utriedenie poľa:
 
  qsort (pole, POCET_PRVKOV, sizeof(int), Porovnaj_cele_cisla);
 
 
  // Výpis na monitor:
 
  for (n=0; n<POCET_PRVKOV; n++)
 
    printf ("%d ",values[n]);
 
  return 0;
 
}
 
</source>
 
 
===Možné riešenie v jazyku C===
 
===Možné riešenie v jazyku C===
 
<source lang="c" line >
 
<source lang="c" line >

Verzia zo dňa a času 15:52, 8. marec 2010

Imbox draft.png
Toto je projekt, na ktorom sa ešte stále pracuje!!

Aj keď sú v tomto dokumente použiteľné informácie, ešte nie je dokončený. Svoje návrhy môžete vyjadriť v diskusii o tejto stránke.

Algoritmy a programovanie - zbierka úloh


Štruktúry

Rekurzia

Dynamická alokácia pamäti

Vyhľadávanie

Triedenie
 ::Triedenie poľa komplexných čísel
 ::Triedenie poľa smerníkov na komplexné čísla
 ::Triedenie poľa štruktúr
 ::Triedenie poľa smerníkov

Lineárny zoznam

Binárny strom

Numerické algoritmy

Triedenie poľa štruktúr

Zadanie

Zostavte program, ktorý bude triediť dáta uložené v súbore na základe užívateľom zadaného kritéria. Program po spustení načíta dáta zo súboru a uloží ich do poľa štruktúr. Následne na monitor zobrazí výzvu, v ktorej bude mať užívateľ možnosť vybrať kritérium triedenia. Pre jednoduchosť uvažujme príklad, v ktorom budeme triediť zamestnancov nejakej fiktívnej firmy podľa mena, priezviska alebo podľa roku jeho narodenia. Dáta v súbore nech sú uložené vo formáte kde jednotlivé položky sú oddelené medzerami čiarkami v tvare:

Meno Priezvisko , Rok_narodenia 

Metodický komentár

Cieľom tejto úlohy je precvičiť prácu so štruktúrami v jazyku C, použitie funkcie rýchleho triedenia (quick sort) z knižnice stdlib.h, načítavanie dát zo súboru, a pomôcť osvojiť si základné znalosti pri práci s ukazovateľmi (predávanie ako parameter do funkcie, pretypovávanie).

Vzorové dáta

Janko Maly , 1978
Martin Starsi , 1939
Andrea Mlada , 1990
Jozko Cierny , 1985
Alenka Biela , 1985
Janko Maly , 1983
Alzbetka Mudra , 1978

Zjednodušujúce predpoklady

Dĺžka mena ani priezviska neprekračuje rozsah 20 znakov. V zdrojovom súbore sa nebude nachádzať viac ako 100 záznamov. Zdrojový súbor sa nachádza v tom istom adresáry ako samotný program (*.exe súbor) a jeho názov je: data.txt.

Vzorová výzva programu

Vyber kriterium triedenia.
  Meno                     1
  Priezvisko               2
  Rok narodenia            3
  Pre ukoncenie programu   0
Volba: _

Vzorový vstup

1	

Vzorový výstup

--------------------------------------------------------
 ZAMESTNANEC                               ROK NARODENIA
--------------------------------------------------------
 Alenka               Biela                    1985
 Alzbetka             Mudra                    1978
 Andrea               Mlada                    1990
 Janko                Maly                     1983
 Janko                Maly                     1978
 Jozko                Cierny                   1985
 Martin               Starsi                   1939
--------------------------------------------------------

Návod ako začať

Zo zadania vyplýva, že hlavným účelom programu je triediť (vzostupne príp. zostupne zoradzovať) zamestnancov podľa triediaceho kritéria (meno, priezvisko, rok). Aby sme pri manipulácii (triedení) s jednotlivými zamestnancami pracovali ucelene so všetkými dátami vzťahujúcimi sa ku konkrétnemu zamestnancovi naraz, bude výhodné použiť štruktúru, ktorá nám tieto dáta takpovediac "zabalí". Takto budeme mať údaje o jednom zamestnancovi pohromade a budeme môcť s nimi pohodlne manipulovať. Týmto sme vyriešili problém ako reprezentovať jedného zamestnanca. Teraz sa vynára otázka ako efektívne pracovať s celým súborom zamestnancov. Pretože vieme, že v zdrojovom súbore sa nebude nachádzať viac ako 100 zamestnancov, bude vcelku výhodné použiť statické pole štruktúr na pamätanie všetkých zamestnancov. Dĺžka tohto poľa bude 100 položiek. Jedna položka poľa potom bude predstavovať jedného konkrétneho zamestnanca. Utriedenie zamestnancov potom budeme realizovať utriedením tohto poľa. Pre triedenie poľa ponúka knižnica stdlib.h funkciu rýchleho triedenia qsort. Parametre a použitie funkcie qsort z knižnice stdlib.h sú na stránke qsort.

Možné riešenie v jazyku C

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<conio.h>
  4 #include<string.h>
  5 
  6 #define NAZOV_SUBORU "data.txt"
  7 
  8 // Vytvorenie pomenovanej struktury s nazvom "ZAMESTNANEC"
  9 struct ZAMESTNANEC {
 10    char meno[21];
 11    char priezvisko[21];
 12    int rok_narodenia;
 13    };
 14 
 15 // Uplne funkcne prototypy pouzivanych funkcii:
 16 
 17 // Nacitanie jedineho zamestnanca zo suboru
 18 int nacitajZAMESTNANEC(FILE *fr, ZAMESTNANEC *V);	 
 19 
 20 // Vypisanie jedineho zamestnanca na monitor
 21 void vypisZAMESTNANEC(ZAMESTNANEC V);			 
 22 
 23 // Porovnanie dvoch zamestnancov podla roku narodenia
 24 int porovnajROK(const void *V1, const void *V2);	 
 25 
 26 // Porovnanie dvoch zamestnancov podla mena
 27 int porovnajMENO(const void *V1, const void *V2); 	 
 28 
 29 // Porovnanie dvoch zamestnancov podla priezviska
 30 int porovnajPRIEZV(const void *V1, const void *V2);      
 31 
 32 // Hlavna funkcia programu:
 33 int main(int argc, char* argv[])
 34 {
 35    ZAMESTNANEC pole[100];         // pole struktur pre uchovavanie jednotlivych zamestnancov
 36    int Pocet_zamestnancov = 0;    // pocet nacitanych zamestnancov
 37    int volba;                     // kriterium triedenia / ukoncenia programu
 38    FILE *fr;                      // pointer na subor
 39    int i;                         // pomocna premenna
 40    
 41    // Otvorenie zdrojoveho suboru v rezime "read"
 42    if((fr=fopen(NAZOV_SUBORU,"r"))==NULL)
 43    {
 44       printf("\n Pozadovany subor sa nepodarilo otvorit!\n");
 45       system("pause");
 46       exit(1);
 47    }
 48 
 49    // Nacitanie vsetkych zamestnancov zo suboru
 50    for(i=0; nacitajZAMESTNANEC(fr,&pole[i]); i++)
 51    {
 52       ;
 53    }
 54    Pocet_zamestnancov = i;
 55    fclose(fr); // zatvorenie suboru, data uz su nacitane..
 56    fr = NULL;  // zaroven nastavime na NULL pre pripad aby sme 
 57                // v pripade chybneho pouzitia tohto poitera boli vcas varovani
 58    
 59    // Hlavny cyklus programu 
 60    do{
 61       printf("\n Vyber kriterium triedenia. \n"
 62                "   Meno                     1\n"
 63 	       "   Priezvisko               2\n"
 64 	       "   Rok narodenia            3\n\n"
 65 	       "   Pre ukoncenie programu   0\n\n"
 66                " Volba: ");
 67       scanf("%d",&volba);
 68       
 69       switch(volba)
 70       {
 71          case 0: break;
 72          case 1: qsort((void*)pole,Pocet_zamestnancov,sizeof(ZAMESTNANEC),porovnajMENO);   break; 
 73                                     // namiesto sizeof(ZAMESTNANEC) mozeme pouzit sizeof(pole[0])
 74          case 2: qsort((void*)pole,Pocet_zamestnancov,sizeof(ZAMESTNANEC),porovnajPRIEZV); break;
 75          case 3: qsort((void*)pole,Pocet_zamestnancov,sizeof(ZAMESTNANEC),porovnajROK);    break;
 76          default:
 77             printf("\n Neocakavany vstup. Program bude ukonceny.\n");
 78             volba=0;
 79       }
 80       if(volba) // Vypisanie utriedeneho pola na monitor
 81       {
 82          clrscr(); //vycistime si obrazovku
 83          printf("--------------------------------------------------------\n");
 84          printf(" ZAMESTNANEC                               ROK NARODENIA\n");
 85          printf("--------------------------------------------------------\n");
 86          for(i=0; i<Pocet_zamestnancov; i++)
 87             vypisZAMESTNANEC(pole[i]);
 88          printf("--------------------------------------------------------\n");
 89       }
 90    }while(volba);
 91 
 92    system("pause");
 93    return 0;
 94 }
 95 
 96 // Definicie pouzivanych funkcii:
 97 //---------------------------------------------------------------------------
 98 int nacitajZAMESTNANEC(FILE *fr, ZAMESTNANEC *V)
 99 {
100    int a;
101    a = fscanf(fr,"%s %s , %d", V->meno, V->priezvisko, &V->rok_narodenia);
102    if(a == EOF) a = 0;
103    return a;
104 }
105 //---------------------------------------------------------------------------
106 void vypisZAMESTNANEC(ZAMESTNANEC V)
107 {
108    printf(" %-20s %-20s     %d\n", V.meno, V.priezvisko, V.rok_narodenia);
109 }
110 //---------------------------------------------------------------------------
111 int porovnajROK(const void *V1, const void *V2)
112 {
113    return ((ZAMESTNANEC*)V1)->rok_narodenia - ((ZAMESTNANEC*)V2)->rok_narodenia;
114 }
115 //---------------------------------------------------------------------------
116 int porovnajMENO(const void *V1, const void *V2)
117 {
118    return strcmp(((ZAMESTNANEC*)V1)->meno, ((ZAMESTNANEC*)V2)->meno);
119 }
120 //---------------------------------------------------------------------------
121 int porovnajPRIEZV(const void *V1, const void *V2)
122 {
123    return strcmp(((ZAMESTNANEC*)V1)->priezvisko, ((ZAMESTNANEC*)V2)->priezvisko);
124 }

Komentár k uvedenému riešeniu

V programe sa na prvý pohľad nachádza zopár zvláštností. Prvou je prázdne telo cyklu for pri načítavaní zamestnancov zo súboru - pozri riadok xx programu (nachádza sa tam len bodkočiarka za účelom zdôraznenia vedomého vypustenia tela funkcie). Dôvodom je, že samotné načítanie zamestnancov sa nachádza v porovnávacej (testovacej) časti cyklu for. Ak sa úspešne načíta nejaký zamestnanec zo súboru potom funkcia nacitajZAMESTNANEC vracia nenulové kladné číslo, v opačnom prípade nulu a cyklus for sa skončí. Druhou zvláštnosťou je spôsob načítavania položiek "meno", "priezvisko" a "rok_narodenia" v tele definicie funkcie nacitajZAMESTNANEC - pozri riadok xx. V tomto prípade s výhodou využívame možností funkcie fscanf, pričom využívame skutočnosť, že jednotlivé položky sú oddelené medzerou a čiarkou. Treťou zvláštnosťou je použitie typu const void * v parametroch a následné pretypovávanie v tele na pointer na pomenovanú štruktúru ZAMESTNANEC vo všetkých troch porovnávacích funkciách - porovnajMENO, porovnajPRIEZV a porovnajROK. Toto priamo súvisí s požiadavkou na parametre porovnávacej funkcie, ktorá musí vyhovovať funkčnému prototypu funkcie triedenia - qsort.

Nedostatky uvedeného riešenia a námety na zlepšenie

Program nie je vhodný na triedenie väčšieho množstva dát. Pri triedení sa manipuluje s celými položkami (štruktúra ZAMESTNANEC), ktoré majú v tomto prípade veľkosť sizeof(ZAMESTNANEC) == 48 Bajtov. Funkcia qsort tak musí pri triedení kopírovať celý obsah, čo môže byť časovo náročné. Ak by navyše jednotlivé položky uchovávali ešte väčie množstvo dát (ďalšie údaje o zamestnancovi, ako napríklad pracovné zaradenie, osobné hodnotenie zamestnanca, kontaktné informácie a pod.) bola by situácia ešte horšia. Podobný nedostatok má aj funkcia vypisZAMESTNANEC. V tomto prípade však tento problém nie je kritický. Prvou možnosťou ako zefektívniť triedenie je redukovanie veľkosti štruktúry ZAMESTNANEC. To sa dá docieliť použitím dynamicky alokovanej pamäte pre uchovávanie mena a priezviska zamestnanca. V tomto prípade by mohla štruktúra ZAMESTNANEC vyzerať nasledovne:

struct ZAMESTNANEC {
   char *meno;
   char *priezvisko;
   int rok_narodenia;
   };

Potom by sa pamäťové nároky na uchovávanie redukovali na 12 Bajtov. Je však nevyhnutné pamätať na to, že adresy uchovávané v položkách "meno" a "priezvisko" môžu byť ľubovolné (sú neinicializované) a preto môžu ukazovať na ľubovolné miesto v pamäti. Preto treba použiť dynamickú alokáciu pamäte (funkcia malloc, resp. operátor new) a ukazovatele "meno" a "priezvisko" správne nastaviť (využitím návratovej hodnoty funkcie malloc, resp. operátora new).

Ďalšou možnosťou ako zefektívniť triedenie je použitie poľa ukazovateľov na prvky typu ZAMESTNANEC. Ukazovateľ na typ ZAMESTNANEC (či už pôvodný alebo tu uvedený) má veľkosť 4 Bajty. Z pohľadu triedenia funkciou qsort je preto tento spôsob ešte výhodnejší.

Použitím kombinácie oboch možností (dynamicky alokovaný priestor pre uchovávenie jednotlivých záznamov typu ZAMESTNANEC a použitie poľa ukazovateľov na prvky typu ZAMESTNANEC pre účely triedenia) je možné dosiahuť hospodárne využitie pamäte a zároveň efektívne triedenie rozsiahlejšieho súboru dát.

Druhou možnosťou sa zaoberá nasledujúca časť - Triedenie poľa ukazovateľov.

Triedenie poľa ukazovateľov alebo Triedime štruktúry efektívne

Zadanie

Uvažujme rovnaké zadanie ako v predošlom. Navyše požadujme viacúrovňové (vnorené) triedenie podľa triediaceho kritéria s nižšou prioritou ak sú položky podľa aktuálneho triediaceho kritéria ekvivalentné. V našom jednoduchom príklade to znamená, že ak napríklad triedime zamestnancov podľa krstného mena a mená niektorých zamestnancov sú rovnaké, potom budú títo utriedení podľa priezviska. Naopak, ak budeme triediť podľa priezviska a priezviská niektorých zamestnancov budú rovnaké, potom ich utriedime podľa krstného mena. Túto situáciu môžeme rozšíriť aj o triedenie podľa roku narodenia. V tomto prípade môžeme definovať prioritu jednotlivým triediacim kritériam a triediť následne podľa priorít.

Metodický komentár

Cieľom tejto úlohy v porovaní s predchádzajúcou je efektívne triediť dáta použitím ukazovateľov a poukázať na ďalšie možnosti pri ich triedení. Využijú sa pokročilejšie techniky práce s ukazovateľmi, dynamická alokácia a realokácia pamäte.

Vzorové dáta

Ako v predošlom.

Zjednodušujúce predpoklady

Rovnaké ako v predošlom s tým rozdielom, že počet záznamov v súbore nie je obmedzený. Predpokladáme však, že systém má dostatok voľnej pamäte.
V súbore sa teda môže nachádzať niekoľko desiatok, ale aj stoviek tisícov záznamov.

Vzorová výzva programu

Vyber postupnost kriterii triedenia. (Prve kriterium ma najvacsiu prioritu.)
  Meno, Priezvisko, Rok    1
  Priezvisko, Meno, Rok    2
  Rok, Meno, Priezvisko    3
  Rok, Priezvisko, Meno    4
  Pre ukoncenie programu   0
Volba: _

Vzorový vstup

1	


Vzorový výstup

--------------------------------------------------------
 ZAMESTNANEC                               ROK NARODENIA
--------------------------------------------------------
 Alenka               Biela                    1985
 Alzbetka             Mudra                    1978
 Andrea               Mlada                    1990
 Janko                Maly                     1978
 Janko                Maly                     1983
 Jozko                Cierny                   1985
 Martin               Starsi                   1939
--------------------------------------------------------

Návod ako začať

Prvým významným rozdielom v porovnaní s predchádzajúcim zadaním je skutočnosť, že počet záznamov (zamestnancov) v súbore nie je obmedzený a je vopred neznámy. Z toho dôvodu je použitie statického poľa štruktúr neefektívne. Riešením je dynamická alokácia pamäte. Mohli by sme tak dynamicky alokovať pole štruktúr podľa aktuálnej potreby programu. Ak sa však zamyslíme nad požiadavkou efektívneho triedenia zamestnancov prichádzame k záveru, že ani toto riešenie by nebolo vhodné. Dôvodom je činnosť funkcie qsort, ktorá pri triedení manipuluje s celými položkami poľa, ktoré by v tomto prípade boli štruktúry (keďže by sa jednalo o pole štruktúr či už staticky alebo dynamicky alokované). Funkcia qsort by tak musela pracovať pri triedení s pomerne veľkým objemom dát. Riešením tejto situácie je použitie dynamicky alokovaného poľa ukazovateľov. Jednotlivé položky poľa by potom už neboli samotné štruktúry, ale adresy týchto štruktúr. Ako vieme, veľkosť adresy je 4 bajty (resp. 8B v 64-bitovom OS). Takže funkcia qsort bude triediť pole adries tak aby po zotriedení boli splnené požiadavky triedenia dané prioritami triediacich kritérií. Ak zhrnieme doteraz povedané, tak pre pamätanie celého súboru zamestnancov je výhodné použiť dynamicky alokované pole ukazovateľov, v ktorom pre každý prvok poľa budeme dynamicky alokovať pamäťový priestor pre pamätanie štruktúry uchovávajúcej údaje o jednom konkrétnom zamestnancovi.

Druhým významným rozdielom je požiadavka na viacúrovňové triedenie. Pri písaní porovnávacích funkcií zohľadňujúcich tri úrovne priorít triediacih kritérií je výhodné začať od písania funkcií pre jednoúrovňové triedenie (pozri predchádzajúci príklad), tieto ďalej využiť pri písaní dvojúrovňových, a tieto spolu zasa pri písaní trojúrovňových. Takto môžeme veľmi jednoducho a prehľadne podľa potreby napísať rôzne mnohoúrovňové porovnávacie funkcie.

Alokácia pamäti

Pre alokáciu pamäti je možné využiť funkciu malloc (funkcia jazyka C), alebo new (operátor jazyka C++). Uvedieme definície týchto spôsobov:

malloc

Funkcia malloc definovaná v knižnici stdlib.h:

   void * malloc ( size_t size );
size
veľkosť pamäti, ktorá sa alokuje
Návratová hodnota
V prípade úspechu vráti smerník na alokovanú pamäť, v prípade neúspechu vráti NULL. Návratová hodnota je smetník na void, preto si ho treba pretypovať na želaný typ.

new

Operátor new je definovaný v knižnici iostream.h nasledovne:

  [::] new [placement] new-type-name [new-initializer]
  [::] new [placement] ( type-name ) [new-initializer]

Operátor new alokuje mapäť pre premenné (resp. objekty) alebo pole premenných, ktoré sú typu type-name a vracia ukazovateľ na túto alokovanú pamäť. Ukazovateľ je na rozdiel od funkcie malloc už pretypovaný na správny typ. Pri neúspechu vyvolá výnimku. Spracovanie vyvolanej výnimky je v nasledujúcom kóde:

   int * i_arr;
   try {
      i_arr = new int[0x3fffffff];
   } 
   catch(...) {
      cout<<"Vynimka: nedostatok pamati pre alokaciu";
   }

Možné riešenie v jazyku C

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<conio.h>
  4 #include<string.h>
  5 
  6 #define NAZOV_SUBORU "data.txt"
  7 #define KROK_REALOKACIE 100
  8 
  9 // Vytvorenie pomenovanej struktury s nazvom "ZAMESTNANEC"
 10 struct ZAMESTNANEC {
 11    char meno[21];
 12    char priezvisko[21];
 13    int rok_narodenia;
 14    };
 15 
 16 // Uplne funkcne prototypy pouzivanych funkcii:
 17 
 18 // Nacitanie jedineho zamestnanca zo suboru
 19 int nacitajZAMESTNANEC(FILE *fr, ZAMESTNANEC *V);	      
 20 
 21 // Vypisanie jedineho zamestnanca na monitor
 22 void vypisZAMESTNANEC(ZAMESTNANEC V);			      
 23 
 24 // Porovnanie dvoch zamestnancov podla roku narodenia
 25 int porovnajROK(const void *V1, const void *V2);	      
 26 
 27 // Porovnanie dvoch zamestnancov podla mena
 28 int porovnajMENO(const void *V1, const void *V2); 	      
 29 
 30 // Porovnanie dvoch zamestnancov podla priezviska
 31 int porovnajPRIEZV(const void *V1, const void *V2);           
 32 
 33 // Porovnanie najprv podla priezviska potom podla mena
 34 int porovnajPRIEZV_MENO(const void *V1, const void *V2);      
 35 int porovnajMENO_PRIEZV(const void *V1, const void *V2);      // podobne dalej...
 36 int porovnajMENO_PRIEZV_ROK(const void *V1, const void *V2);
 37 int porovnajPRIEZV_MENO_ROK(const void *V1, const void *V2);
 38 int porovnajROK_PRIEZV_MENO(const void *V1, const void *V2);
 39 int porovnajROK_MENO_PRIEZV(const void *V1, const void *V2);
 40 
 41 // Hlavna funkcia programu:
 42 int main(int argc, char* argv[])
 43 {
 44    // Pozor, zmena v porovnani s predchadzajucim riesenim! 
 45    ZAMESTNANEC **pole;               
 46 
 47    // Pocet nacitanych zamestnancov            
 48    int Pocet_zamestnancov = 0;                  
 49    // Prednastaveny maximalny pocet zamestnancov
 50    int maxPocet_zamestnancov = 100;             
 51    // kriterium triedenia / ukoncenia programu
 52    int volba;                                   
 53    // pointer na zdrojovy subor, z ktoreho budeme nacitavat zamestnancov
 54    FILE *fr;                                    
 55    // pointer na funkciu, pomocou ktorej budeme triedit
 56    int (*sortFun)(const void *,const void *);   
 57    int i;      // pomocna premenna
 58    
 59    // Otvorenie zdrojoveho suboru v rezime "read"
 60    if((fr=fopen(NAZOV_SUBORU,"r"))==NULL)
 61    {
 62       printf("\n Pozadovany subor sa nepodarilo otvorit!\n");
 63       system("pause");
 64       exit(1);
 65    }
 66 
 67    // Prvotna alokacia pamate pre pole pointrov na pomenovanu strukturu ZAMESTNANEC
 68    if((pole=(ZAMESTNANEC**)malloc(maxPocet_zamestnancov*sizeof(ZAMESTNANEC*)))==NULL)
 69    {
 70       printf("Nedostatok pamete!\n");
 71       system("pause");
 72       exit(1);
 73    }
 74    //**********************************************************************
 75    //*  Pomocou operatora new sa kod na riadkoch 68 az 73 zapise nasledovne
 76    //* try{
 77    //*   pole=new (ZAMESTNANEC*)[maxPocet_zamestnancov];
 78    //* }
 79    //* catch(...)
 80    //* {  cout<<"Nedostatok pamete"; 
 81    //*    exit(1);
 82    //* }
 83    //*********************************************************************
 84 
 85    // Najprv si musime alokovat priestor pre prveho zamestnanca 
 86    // (aby data, ktore nacitame sme mali kam ulozit)
 87    if((pole[0]=(ZAMESTNANEC*)malloc(sizeof(ZAMESTNANEC)))==NULL)
 88    {
 89       printf("\n Nedostatok pamete...\n");
 90       exit(1);
 91    }
 92 
 93    //**********************************************************************
 94    //*  Pomocou operatora new sa kod na riadkoch 87 az 91 zapise nasledovne
 95    //* try{
 96    //*   pole[0]=new ZAMESTNANEC;
 97    //* }
 98    //* catch(...)
 99    //* {  cout<<"Nedostatok pamete"; 
100    //*    exit(1);
101    //* }
102    //*********************************************************************
103    // Nacitanie vsetkych zamestnancov zo suboru
104    for(i=0; nacitajZAMESTNANEC(fr,pole[i]); i++)
105    {
106 		//Alokujeme si miesto pre dalsieho zamestnanca:
107       if((pole[i+1]=(ZAMESTNANEC*)malloc(sizeof(ZAMESTNANEC)))==NULL)
108       {
109          printf("\n Nedostatok pamete pre pridanie dalsieho zamestnanca...\n");
110          system("pause");
111          exit(1);
112       }
113 
114       // V pripade potreby realokujeme pole pinterov: (Tato situacia nastane
115       // ak pocet zamestnancov v subore je vacsi ako aktualne nastavna hodnota
116       // premennej maxPocet_zamestnancov)
117       if(i == maxPocet_zamestnancov-2)
118       {
119          maxPocet_zamestnancov += KROK_REALOKACIE;  // Zvysime maximalny pocet zamestnancov
120          //printf("...realokujem...");
121          if((pole=(ZAMESTNANEC**)realloc(pole,maxPocet_zamestnancov*sizeof(ZAMESTNANEC*)))==NULL)
122          {
123             printf(" Nedostatok pamate pre realokaciu pola pointerov!\n");
124             system("pause");
125             exit(1);
126          }
127       }
128    }
129    Pocet_zamestnancov = i;
130    fclose(fr); // zatvorenie suboru, data uz su nacitane..
131    fr = NULL;  // zaroven nastavime na NULL pre pripad aby 
132                // sme v pripade chybneho pouzitia tohto poitera boli vcas varovani
133    
134    // Hlavny cyklus programu 
135    do{
136       printf("\n Vyber postupnost kriterii triedenia. (Prve kriterium ma najvacsiu prioritu.)\n"
137 	       "   Meno, Priezvisko, Rok    1\n"
138 	       "   Priezvisko, Meno, Rok    2\n"
139 	       "   Rok, Meno, Priezvisko    3\n"
140                "   Rok, Priezvisko, Meno    4\n\n"
141 	       "   Pre ukoncenie programu   0\n\n"
142 	       " Volba: ");
143       scanf("%d",&volba);
144       
145       switch(volba)
146       {
147          case 0: break;
148          case 1: sortFun = porovnajMENO_PRIEZV_ROK;   break;
149          case 2: sortFun = porovnajPRIEZV_MENO_ROK;   break;
150          case 3: sortFun = porovnajROK_MENO_PRIEZV;   break;
151          case 4: sortFun = porovnajROK_PRIEZV_MENO;   break;
152          default:
153             printf("\n Neocakavany vstup. Program bude ukonceny.\n");
154             volba=0;
155       }
156       if(volba) // Vypisanie utriedeneho pola na monitor
157       {
158          // Utriedenie zamestnancov:
159          qsort((void*)pole,Pocet_zamestnancov,sizeof(pole[0]),sortFun);
160 
161          clrscr(); //vycistime si obrazovku
162          printf("--------------------------------------------------------\n");
163          printf(" ZAMESTNANEC                               ROK NARODENIA\n");
164          printf("--------------------------------------------------------\n");
165          for(i=0;i<Pocet_zamestnancov;i++)
166             vypisZAMESTNANEC(*pole[i]);
167          printf("--------------------------------------------------------\n");
168       }
169    }while(volba);
170 
171    // Na zaver nasleduje uvolnenie pamate, ktoru sme alokovali.
172    // Najprv musime uvolnit pamet, ktoru sme alokovali pre jednotlivych zamestnancov.
173 
174    //Pocet alokovanych zamestnancov je o jednehoneho viac...
175    for(i=0; i<skutocnyPocet_zamestnancov + 1;i++) 
176       free(pole[i]);
177 
178    //Potom uvolnime pamat alokovanu pre pointre
179    free(pole);
180    poleStud = NULL;  // a nastavime na NULL (nie je nevyhnutne potrebne)
181    
182    system("pause");
183    return 0;
184 }
185 
186 // Definicie pouzivanych funkcii:
187 //---------------------------------------------------------------------------
188 int nacitajZAMESTNANEC(FILE *fr, ZAMESTNANEC *V)
189 {
190    int a;
191    a = fscanf(fr,"%s %s , %d", V->meno, V->priezvisko, &V->rok_narodenia);
192    if(a == EOF) a = 0;
193    return a;
194 }
195 //---------------------------------------------------------------------------
196 void vypisZAMESTNANEC(ZAMESTNANEC V)
197 {
198    printf(" %-20s %-20s     %d\n", V.meno, V.priezvisko, V.rok_narodenia);
199 }
200 //---------------------------------------------------------------------------
201 int porovnajROK(const void *V1, const void *V2)
202 {
203    return (*(ZAMESTNANEC**)V1)->rok_narodenia - (*(ZAMESTNANEC**)V2)->rok_narodenia;
204 }
205 //---------------------------------------------------------------------------
206 int porovnajMENO(const void *V1, const void *V2)
207 {
208    return strcmp((*(ZAMESTNANEC**)V1)->meno, (*(ZAMESTNANEC**)V2)->meno);
209 }
210 //---------------------------------------------------------------------------
211 int porovnajPRIEZV(const void *V1, const void *V2)
212 {
213    return strcmp((*(ZAMESTNANEC**)V1)->priezvisko, (*(ZAMESTNANEC**)V2)->priezvisko);
214 }
215 //---------------------------------------------------------------------------
216 int porovnajPRIEZV_MENO(const void *V1, const void *V2)
217 {
218    int a = porovnajPRIEZV(V1, V2);
219    if(a == 0) a = porovnajMENO(V1, V2);
220    return a;
221 }
222 //---------------------------------------------------------------------------
223 int porovnajMENO_PRIEZV(const void *V1, const void *V2)
224 {
225    int a = porovnajMENO(V1, V2);
226    if(a == 0) a = porovnajPRIEZV(V1, V2);
227    return a;
228 }
229 //---------------------------------------------------------------------------
230 int porovnajMENO_PRIEZV_ROK(const void *V1, const void *V2)
231 {
232    int a = porovnajMENO_PRIEZV(V1, V2);
233    if(a == 0) a = porovnajROK(V1, V2);
234    return a;
235 }
236 //---------------------------------------------------------------------------
237 int porovnajPRIEZV_MENO_ROK(const void *V1, const void *V2)
238 {
239    int a = porovnajPRIEZV_MENO(V1, V2);
240    if(a == 0) a = porovnajROK(V1, V2);
241    return a;
242 }
243 //---------------------------------------------------------------------------
244 int porovnajROK_PRIEZV_MENO(const void *V1, const void *V2)
245 {
246    int a = porovnajROK(V1, V2);
247    if(a == 0) a = porovnajPRIEZV_MENO(V1, V2);
248    return a;
249 }
250 //---------------------------------------------------------------------------
251 int porovnajROK_MENO_PRIEZV(const void *V1, const void *V2)
252 {
253    int a = porovnajROK(V1, V2);
254    if(a == 0) a = porovnajMENO_PRIEZV(V1, V2);
255    return a;
256 }


Komentár k uvedenému riešeniu

Bude zverejnený neskôr.

Nedostatky uvedeného riešenia a námety na zlepšenie

Program nie je vhodný na triedenie extrémne rozsiahlych dát. Riešením tohto nedostatku je použitie iných triediacich funkcií, ktoré pracujú na princípe triedenia triedeného súboru po častiach. Ďalším nedostatkom je výpis utriedených dát na monitor. Táto operácia môže byť pri väčšom počte záznamov časovo veľmi zdĺhavá. Oveľa výhodnejšie a zároveň rýchlejšie je zapisovať výsledky do súboru. V tomto prípade by postačovalo modifikovať funkciu vypisZAMESTNANEC tak, aby vyhovovala tomuto účelu.

vypisZAMESTNANEC(FILE *fw, ZAMESTNANEC *V)
{
   // Zaroven efektivnejsie pristupujeme k polozkam zamestnanca (parameter V je pointer...)
   fprintf(fw," %-20s %-20s     %d\n", V->meno, V->priezvisko, V->rok_narodenia);  
}

Ak by sme si ďalej zadefinovali funkciu na výpis všetkých zamestnancov celý program by sme zjednodušili a výpis zamestnancov by bol univerzálnejší v tom zmysle, že výpis zamestnancov či už do súboru alebo na monitor by mal jednotnú podobu. Funkcia na výpis všetkých zamestnancov by mohla vyzerať nasledovne:

vypisZAMESTNANCOV(FILE *fw, ZAMESTNANEC **pole, int Pocet_zamestnancov)
{
   printf("--------------------------------------------------------\n");
   printf(" ZAMESTNANEC                               ROK NARODENIA\n");
   printf("--------------------------------------------------------\n");
   for(i=0;i<Pocet_zamestnancov;i++)
      vypisZAMESTNANEC(fw, pole[i]);
   printf("--------------------------------------------------------\n");
}

Potom by jednoducho stačilo otvoriť nejaký súbor v režime "write" a zavolať túto funkciu na zápis všetkých zamestnancov do súboru. Ak by sme však chceli vypísať zamestnancov na monitor, potom namiesto ukazovateľa na otvorený súbor zadáme stdout. Čiže do programu vložíme riadok:

   vypisZAMESTNANCOV(stdout,pole,Pocet_zamestnancov);