C 快速排序-为什么我的荷兰标志实现比我的Hoare-2分区实现慢？

作为学习练习，我在C中实现快速排序算法。Pivot是3个值的中间值，对于包含4个或更少元素的分区，我切换到插入排序

现在我已经测试了两个变体：一个使用，另一个使用

更新：包括两个变体的整个文件

霍尔：

#include <stdlib.h>
#include "quicksort.h"

#define THRESHOLD 4
#define SWAP(a, b)          \
{                           \
    char *a_swap = (a);     \
    char *b_swap = (b);     \
    int size_swap = size_q; \
    char tmp;               \
    while(size_swap-- > 0) {\
        tmp = *a_swap;      \
        *a_swap++ = *b_swap;\
        *b_swap++ = tmp;    \
    }                       \
}

#define MEDIAN_OF_3(left, mid, right)       \
{                                           \
    char *l = (left);                       \
    char *m = (mid);                        \
    char *r = (right);                      \
    if((*cmp_q)((void *)m, (void *)l) < 0) {\
        SWAP(m, l);                         \
    }                                       \
    if((*cmp_q)((void *)r, (void *)m) < 0) {\
        SWAP(r, m);                         \
    } else {                                \
        goto jump;                          \
    }                                       \
    if((*cmp_q)((void *)m, (void *)l) < 0) {\
        SWAP(m, l);                         \
    }                                       \
    jump:;                                  \
}

#define COPY(dest, src)             \
{                                   \
    char *src_copy = (src);         \
    char *dest_copy = (dest);       \
    size_t size_copy = size_q;      \
    while(size_copy-- > 0) {        \
        *dest_copy++ = *src_copy++; \
    }                               \
}

static size_t size_q = 0;
static char *e = NULL;
static int (*cmp_q)(const void *, const void *) = NULL;

void sort(char *left, char *right) {

    int elements = (right+size_q-left)/size_q;
    //========== QUICKSORT ==========
    if(elements > THRESHOLD) {

        //========== PIVOT = MEDIAN OF THREE ==========
        char *mid = left+size_q*((right-left)/size_q>>1);
        MEDIAN_OF_3(left, mid, right);
        char *pivot = mid;

        //========== PARTITIONING ==========
        char *left_part = left+size_q;
        char *right_part = right-size_q;
        while(left_part < right_part) {

            while((*cmp_q)((void *)left_part, (void *)pivot) < 0) {
                left_part += size_q;
            }

            while((*cmp_q)((void *)right_part, (void *)pivot) > 0) {
                right_part -= size_q;
            }

            if(left_part < right_part) {

                SWAP(left_part, right_part);

                if(pivot == left_part) {
                    pivot = right_part;
                } else if(pivot == right_part) {
                    pivot = left_part;
                }

                left_part += size_q;
                right_part -= size_q;
            }
        }

        //========== RECURSIVE CALLS ==========
        sort(left, right_part);
        sort(left_part, right);

    } else if(elements > 1) {

        //========== INSERTION SORT ==========
        char *i, *j;
        for(i = left+size_q; i <= right; i += size_q) {

            if((*cmp_q)((void *)i, (void *)(i-size_q)) < 0) {

                COPY(e, i);
                for(j = i-size_q; j >= left && (*cmp_q)((void *)e, (void *)j) < 0; j -= size_q) {
                    COPY(j+size_q, j);
                }
                COPY(j+size_q, e);
            }
        }
    }
}

void quicksort(void *array, size_t num, size_t size, int (*cmp)(const void *a, const void *b)) {
    char *array_q = (char *)array;
    size_q = size;
    cmp_q = cmp;
    e = malloc(size_q);
    sort(array_q, array_q+size_q*(num-1));
    free(e);
}

然后我更改了输入：相同的大小，

10^n

，但是值

[0:10^（n-1）]

，这保证了大量重复的值

结果:

Implementation    Size    Runs   Time
Hoare's           10^7    10     avg=0.170s
Dutch Flag        10^7    10     avg=0.260s

即使是重复值，荷兰国旗也比霍尔旗慢。为什么？所选轴心点似乎不可能是唯一的

我的环境，如果重要的话：

CPU=Intel(R) Core(TM) i7-6820HK @ 2.70GHz
VM OS=Linux version 4.4.0-36-generic, Ubuntu 16.04.2, gcc version 5.4.0
Host=Microsoft Windows 10 Home
IDE=Eclipse CDT Neon

不要使用

malloc

和

free

。在每次递归调用中使用它们（总共N次），这需要很多时间

如果启用优化（

-O3

），比较将更有用

SWAP

是宏还是函数？如果它是一个函数，请尝试使其

内联

---

你是如何产生你的价值观的？您实际排序的类型是什么？代码无法编译。我不知道所有变量都做什么。@2501:值已经生成了。我只是把它们从一个文件读入一个数组，然后传递出去。@DacSaunders:不，它不会编译，因为它只是一个代码片段。试着把你的代码片段变成人们可以编译的东西。malloc可能真的是个问题。1。你说得对，我已经把那些电话搬到外面去了，现在只打了一次。2.是的，我现在已经为这两种实现启用了

-O3

。3.

SWAP

是一个宏。在使用

-O3

编译Dutch Flag之后，它仍然比Hoare的慢。荷兰国旗=~3.5秒，霍尔旗=~2秒。我将发布整个实现。用发布整个实现更新问题。加上新的数据。

Implementation    Size    Runs   Time
Hoare's           10^7    10     avg=0.170s
Dutch Flag        10^7    10     avg=0.260s

CPU=Intel(R) Core(TM) i7-6820HK @ 2.70GHz
VM OS=Linux version 4.4.0-36-generic, Ubuntu 16.04.2, gcc version 5.4.0
Host=Microsoft Windows 10 Home
IDE=Eclipse CDT Neon