[C言語] 文字列の配列をバブルソートする方法を解説

Q: 文字列の比較で注意すべき点は何ですか？

文字列の比較では、strcmp関数を使用する際に、文字列の終端を示すヌル文字\0まで正確に比較されることを理解しておく必要があります。 また、文字列の大文字小文字を区別するかどうかを考慮し、必要に応じてstrcasecmp関数を使用することも重要です。 さらに、比較の際に文字列が正しく初期化されていることを確認し、未定義の動作を避けるように注意しましょう。

C言語で文字列の配列をバブルソートするには、文字列の比較と交換を行う必要があります。

文字列の比較には標準ライブラリの関数strcmpを使用します。

この関数は、2つの文字列を比較し、同じ場合は0、最初の文字列が辞書順で小さい場合は負の値、大きい場合は正の値を返します。

バブルソートでは、隣接する文字列をstrcmpで比較し、必要に応じて交換します。

この操作を配列の最後まで繰り返し、ソートが完了するまで続けます。

この記事でわかること

文字列の配列をバブルソートする手順
文字列の比較方法と注意点
バブルソートの応用例とその実装方法
バブルソートの利点と適用場面
ソートの効率化のための工夫

目次から探す

文字列の配列をバブルソートする手順

ソートのための準備

バブルソートを実装する前に、まずはソート対象となる文字列の配列を準備します。

C言語では、文字列は文字の配列として扱われるため、文字列の配列は二次元配列として定義します。

以下に例を示します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAX_STRINGS 5
#define MAX_LENGTH 100
int main() {
    // 文字列の配列を定義
    char strings[MAX_STRINGS][MAX_LENGTH] = {
        "りんご",
        "バナナ",
        "オレンジ",
        "ぶどう",
        "メロン"
    };
    // ここにソート処理を追加
    return 0;
}

この例では、5つの文字列を持つ配列を定義しています。

それぞれの文字列は最大100文字まで格納可能です。

文字列の比較方法

文字列の比較には、strcmp関数を使用します。

この関数は、2つの文字列を辞書順で比較し、以下のような結果を返します。

スクロールできます

戻り値	意味
< 0	第一引数の文字列が第二引数の文字列より小さい
0	両方の文字列が等しい
> 0	第一引数の文字列が第二引数の文字列より大きい

この関数を利用して、文字列の順序を決定します。

バブルソートの実装手順

バブルソートは、隣接する要素を比較し、必要に応じて交換することでソートを行います。

以下に、文字列の配列をバブルソートするコードを示します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAX_STRINGS 5
#define MAX_LENGTH 100
int main() {
    char strings[MAX_STRINGS][MAX_LENGTH] = {
        "りんご",
        "バナナ",
        "オレンジ",
        "ぶどう",
        "メロン"
    };
    // バブルソートの実装
    for (int i = 0; i < MAX_STRINGS - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < MAX_STRINGS - i - 1; j++) {
            if (strcmp(strings[j], strings[j + 1]) > 0) {
                // 文字列の交換
                char temp[MAX_LENGTH];
                strcpy(temp, strings[j]);
                strcpy(strings[j], strings[j + 1]);
                strcpy(strings[j + 1], temp);
            }
        }
    }
    // ソート結果の表示
    printf("ソート後の文字列:\n");
    for (int i = 0; i < MAX_STRINGS; i++) {
        printf("%s\n", strings[i]);
    }
    return 0;
}

このコードでは、strcmp関数を用いて隣接する文字列を比較し、必要に応じてstrcpy関数で文字列を交換しています。

ソートの終了条件

バブルソートは、配列全体を走査し、交換が行われなくなるまで繰り返します。

上記のコードでは、forループを用いて、配列の要素数に基づいてソートを行っています。

具体的には、iが0からMAX_STRINGS - 1まで、jが0からMAX_STRINGS - i - 1までの範囲でループを回し、隣接する要素を比較します。

このようにして、バブルソートは配列の全ての要素が正しい順序になるまで繰り返されます。

完成したプログラム

以下に、文字列の配列をバブルソートする完成したプログラムを示します。

このプログラムは、5つの日本語の果物名を含む文字列の配列を辞書順にソートします。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAX_STRINGS 5
#define MAX_LENGTH 100
int main() {
    // 文字列の配列を定義
    char strings[MAX_STRINGS][MAX_LENGTH] = {
        "りんご",
        "バナナ",
        "オレンジ",
        "ぶどう",
        "メロン"
    };
    // バブルソートの実装
    for (int i = 0; i < MAX_STRINGS - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < MAX_STRINGS - i - 1; j++) {
            if (strcmp(strings[j], strings[j + 1]) > 0) {
                // 文字列の交換
                char temp[MAX_LENGTH];
                strcpy(temp, strings[j]);
                strcpy(strings[j], strings[j + 1]);
                strcpy(strings[j + 1], temp);
            }
        }
    }
    // ソート結果の表示
    printf("ソート後の文字列:\n");
    for (int i = 0; i < MAX_STRINGS; i++) {
        printf("%s\n", strings[i]);
    }
    return 0;
}

プログラムの実行例

ソート後の文字列:
オレンジ
バナナ
ぶどう
メロン
りんご

このプログラムは、strcmp関数を使用して文字列を比較し、strcpy関数を用いて文字列を交換することで、配列を辞書順にソートします。

実行結果として、果物名がアルファベット順に並び替えられたことが確認できます。

応用例

大文字小文字を区別しないソート

C言語で大文字小文字を区別しないソートを行うには、strcasecmp関数を使用します。

この関数は、strcmpと同様に文字列を比較しますが、大文字小文字を区別しません。

以下に例を示します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAX_STRINGS 5
#define MAX_LENGTH 100
int main() {
    char strings[MAX_STRINGS][MAX_LENGTH] = {
        "りんご",
        "バナナ",
        "オレンジ",
        "ぶどう",
        "メロン"
    };
    for (int i = 0; i < MAX_STRINGS - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < MAX_STRINGS - i - 1; j++) {
            if (strcasecmp(strings[j], strings[j + 1]) > 0) {
                char temp[MAX_LENGTH];
                strcpy(temp, strings[j]);
                strcpy(strings[j], strings[j + 1]);
                strcpy(strings[j + 1], temp);
            }
        }
    }
    printf("大文字小文字を区別しないソート後の文字列:\n");
    for (int i = 0; i < MAX_STRINGS; i++) {
        printf("%s\n", strings[i]);
    }
    return 0;
}

ソート順を逆にする方法

ソート順を逆にするには、比較の条件を変更します。

strcmp関数の戻り値を逆に評価することで、降順にソートできます。

if (strcmp(strings[j], strings[j + 1]) < 0) {
    // 文字列の交換
    char temp[MAX_LENGTH];
    strcpy(temp, strings[j]);
    strcpy(strings[j], strings[j + 1]);
    strcpy(strings[j + 1], temp);
}

特定の文字列を優先するソート

特定の文字列を優先してソートするには、カスタムの比較関数を作成します。

例えば、「りんご」を最優先にする場合、以下のように実装します。

int customCompare(const char *a, const char *b) {
    if (strcmp(a, "りんご") == 0) return -1;
    if (strcmp(b, "りんご") == 0) return 1;
    return strcmp(a, b);
}

この関数をバブルソート内で使用します。

部分的なソートの実装

配列の一部だけをソートする場合、ソート範囲を指定してバブルソートを実行します。

例えば、配列の最初の3つの要素だけをソートする場合、ループの範囲を調整します。

for (int i = 0; i < 3 - 1; i++) {
    for (int j = 0; j < 3 - i - 1; j++) {
        if (strcmp(strings[j], strings[j + 1]) > 0) {
            char temp[MAX_LENGTH];
            strcpy(temp, strings[j]);
            strcpy(strings[j], strings[j + 1]);
            strcpy(strings[j + 1], temp);
        }
    }
}

ソートの効率化のための工夫

バブルソートは効率が悪いことで知られていますが、いくつかの工夫で改善できます。

例えば、交換が行われなかった場合にソートを終了することで、無駄なループを避けることができます。

int swapped;
for (int i = 0; i < MAX_STRINGS - 1; i++) {
    swapped = 0;
    for (int j = 0; j < MAX_STRINGS - i - 1; j++) {
        if (strcmp(strings[j], strings[j + 1]) > 0) {
            char temp[MAX_LENGTH];
            strcpy(temp, strings[j]);
            strcpy(strings[j], strings[j + 1]);
            strcpy(strings[j + 1], temp);
            swapped = 1;
        }
    }
    if (!swapped) break; // 交換がなければ終了
}

このように、バブルソートの基本的な実装に工夫を加えることで、特定の要件に応じたソートを実現できます。