lib/libc/stdlib/qsort.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1992, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  14  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  15  *    without specific prior written permission.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  18  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  19  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  20  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  21  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  22  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  23  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  24  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  25  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27  * SUCH DAMAGE.
  28  */
  29
  30 #if defined(LIBC_SCCS) && !defined(lint)
  31 static char sccsid[] = "@(#)qsort.c     8.1 (Berkeley) 6/4/93";
  32 #endif /* LIBC_SCCS and not lint */
  33 #include <sys/cdefs.h>
  34 __FBSDID("$FreeBSD$");
  35
  36 #include <stdlib.h>
  37
  38 #ifdef I_AM_QSORT_R
  39 typedef int              cmp_t(void *, const void *, const void *);
  40 #else
  41 typedef int              cmp_t(const void *, const void *);
  42 #endif
  43 static inline char      *med3(char *, char *, char *, cmp_t *, void *);
  44 static inline void       swapfunc(char *, char *, size_t, int, int);
  45
  46 #define MIN(a, b)       ((a) < (b) ? a : b)
  47
  48 /*
  49  * Qsort routine from Bentley & McIlroy's "Engineering a Sort Function".
  50  */
  51 #define swapcode(TYPE, parmi, parmj, n) {               \
  52         size_t i = (n) / sizeof (TYPE);                 \
  53         TYPE *pi = (TYPE *) (parmi);            \
  54         TYPE *pj = (TYPE *) (parmj);            \
  55         do {                                            \
  56                 TYPE    t = *pi;                \
  57                 *pi++ = *pj;                            \
  58                 *pj++ = t;                              \
  59         } while (--i > 0);                              \
  60 }
  61
  62 #define SWAPINIT(TYPE, a, es) swaptype_ ## TYPE =       \
  63         ((char *)a - (char *)0) % sizeof(TYPE) ||       \
  64         es % sizeof(TYPE) ? 2 : es == sizeof(TYPE) ? 0 : 1;
  65
  66 static inline void
  67 swapfunc(char *a, char *b, size_t n, int swaptype_long, int swaptype_int)
  68 {
  69         if (swaptype_long <= 1)
  70                 swapcode(long, a, b, n)
  71         else if (swaptype_int <= 1)
  72                 swapcode(int, a, b, n)
  73         else
  74                 swapcode(char, a, b, n)
  75 }
  76
  77 #define swap(a, b)                                      \
  78         if (swaptype_long == 0) {                       \
  79                 long t = *(long *)(a);                  \
  80                 *(long *)(a) = *(long *)(b);            \
  81                 *(long *)(b) = t;                       \
  82         } else if (swaptype_int == 0) {                 \
  83                 int t = *(int *)(a);                    \
  84                 *(int *)(a) = *(int *)(b);              \
  85                 *(int *)(b) = t;                        \
  86         } else                                          \
  87                 swapfunc(a, b, es, swaptype_long, swaptype_int)
  88
  89 #define vecswap(a, b, n)                                \
  90         if ((n) > 0) swapfunc(a, b, n, swaptype_long, swaptype_int)
  91
  92 #ifdef I_AM_QSORT_R
  93 #define CMP(t, x, y) (cmp((t), (x), (y)))
  94 #else
  95 #define CMP(t, x, y) (cmp((x), (y)))
  96 #endif
  97
  98 static inline char *
  99 med3(char *a, char *b, char *c, cmp_t *cmp, void *thunk
 100 #ifndef I_AM_QSORT_R
 101 __unused
 102 #endif
 103 )
 104 {
 105         return CMP(thunk, a, b) < 0 ?
 106                (CMP(thunk, b, c) < 0 ? b : (CMP(thunk, a, c) < 0 ? c : a ))
 107               :(CMP(thunk, b, c) > 0 ? b : (CMP(thunk, a, c) < 0 ? a : c ));
 108 }
 109
 110 #ifdef I_AM_QSORT_R
 111 void
 112 qsort_r(void *a, size_t n, size_t es, void *thunk, cmp_t *cmp)
 113 #else
 114 #define thunk NULL
 115 void
 116 qsort(void *a, size_t n, size_t es, cmp_t *cmp)
 117 #endif
 118 {
 119         char *pa, *pb, *pc, *pd, *pl, *pm, *pn;
 120         size_t d1, d2;
 121         int cmp_result;
 122         int swaptype_long, swaptype_int, swap_cnt;
 123
 124 loop:   SWAPINIT(long, a, es);
 125         SWAPINIT(int, a, es);
 126         swap_cnt = 0;
 127         if (n < 7) {
 128                 for (pm = (char *)a + es; pm < (char *)a + n * es; pm += es)
 129                         for (pl = pm;
 130                              pl > (char *)a && CMP(thunk, pl - es, pl) > 0;
 131                              pl -= es)
 132                                 swap(pl, pl - es);
 133                 return;
 134         }
 135         pm = (char *)a + (n / 2) * es;
 136         if (n > 7) {
 137                 pl = a;
 138                 pn = (char *)a + (n - 1) * es;
 139                 if (n > 40) {
 140                         size_t d = (n / 8) * es;
 141
 142                         pl = med3(pl, pl + d, pl + 2 * d, cmp, thunk);
 143                         pm = med3(pm - d, pm, pm + d, cmp, thunk);
 144                         pn = med3(pn - 2 * d, pn - d, pn, cmp, thunk);
 145                 }
 146                 pm = med3(pl, pm, pn, cmp, thunk);
 147         }
 148         swap(a, pm);
 149         pa = pb = (char *)a + es;
 150
 151         pc = pd = (char *)a + (n - 1) * es;
 152         for (;;) {
 153                 while (pb <= pc && (cmp_result = CMP(thunk, pb, a)) <= 0) {
 154                         if (cmp_result == 0) {
 155                                 swap_cnt = 1;
 156                                 swap(pa, pb);
 157                                 pa += es;
 158                         }
 159                         pb += es;
 160                 }
 161                 while (pb <= pc && (cmp_result = CMP(thunk, pc, a)) >= 0) {
 162                         if (cmp_result == 0) {
 163                                 swap_cnt = 1;
 164                                 swap(pc, pd);
 165                                 pd -= es;
 166                         }
 167                         pc -= es;
 168                 }
 169                 if (pb > pc)
 170                         break;
 171                 swap(pb, pc);
 172                 swap_cnt = 1;
 173                 pb += es;
 174                 pc -= es;
 175         }
 176         if (swap_cnt == 0) {  /* Switch to insertion sort */
 177                 for (pm = (char *)a + es; pm < (char *)a + n * es; pm += es)
 178                         for (pl = pm;
 179                              pl > (char *)a && CMP(thunk, pl - es, pl) > 0;
 180                              pl -= es)
 181                                 swap(pl, pl - es);
 182                 return;
 183         }
 184
 185         pn = (char *)a + n * es;
 186         d1 = MIN(pa - (char *)a, pb - pa);
 187         vecswap(a, pb - d1, d1);
 188         d1 = MIN(pd - pc, pn - pd - es);
 189         vecswap(pb, pn - d1, d1);
 190
 191         d1 = pb - pa;
 192         d2 = pd - pc;
 193         if (d1 <= d2) {
 194                 /* Recurse on left partition, then iterate on right partition */
 195                 if (d1 > es) {
 196 #ifdef I_AM_QSORT_R
 197                         qsort_r(a, d1 / es, es, thunk, cmp);
 198 #else
 199                         qsort(a, d1 / es, es, cmp);
 200 #endif
 201                 }
 202                 if (d2 > es) {
 203                         /* Iterate rather than recurse to save stack space */
 204                         /* qsort(pn - d2, d2 / es, es, cmp); */
 205                         a = pn - d2;
 206                         n = d2 / es;
 207                         goto loop;
 208                 }
 209         } else {
 210                 /* Recurse on right partition, then iterate on left partition */
 211                 if (d2 > es) {
 212 #ifdef I_AM_QSORT_R
 213                         qsort_r(pn - d2, d2 / es, es, thunk, cmp);
 214 #else
 215                         qsort(pn - d2, d2 / es, es, cmp);
 216 #endif
 217                 }
 218                 if (d1 > es) {
 219                         /* Iterate rather than recurse to save stack space */
 220                         /* qsort(a, d1 / es, es, cmp); */
 221                         n = d1 / es;
 222                         goto loop;
 223                 }
 224         }
 225 }