C言語で学生のレコードを構造体として保存し、名前順にソートする方法

この記事では、学籍番号（student_id）、氏名（student_name）、成績（student_percentage）からなる学生のレコードを扱います。目標は、これらの学生レコードを構造体として保存し、氏名のアルファベット順にソートして表示するCプログラムを作成することです。

問題の例

まず、具体的な入力と出力を見て、問題の内容を理解しましょう。

入力： 学生レコード =

{{ student_id = 1, student_name = Nupur, student_percentage = 98},
{ student_id = 2, student_name = Akash, student_percentage = 75},
{ student_id = 3, student_name = Yash, student_percentage = 62},
{ student_id = 4, student_name = Jyoti, student_percentage = 87},
{ student_id = 5, student_name = Ramlal, student_percentage = 80}}

出力： 名前順にソートされた学生レコード =

{{ student_id = 2, student_name = Akash, student_percentage = 75},
{ student_id = 4, student_name = Jyoti, student_percentage = 87},
{ student_id = 1, student_name = Nupur, student_percentage = 98},
{ student_id = 5, student_name = Ramlal, student_percentage = 80},
{ student_id = 3, student_name = Yash, student_percentage = 62}}

解決のアプローチ

この問題を解くには、まず学生の詳細情報を格納するための構造体を定義します。次に、C標準ライブラリの qsort() 関数を使ってレコードの配列をソートします。qsort() を利用する際には、2つの要素を比較するための比較関数（コンパレータ）を定義して渡す必要があります。ここでは、strcmp() 関数を使って2人の学生の氏名を辞書順に比較するコンパレータを実装します。

使用する主な関数

• qsort()：stdlib.h で定義されている汎用ソート関数です。配列の先頭ポインタ、要素数、1要素のサイズ、比較関数の4つを引数に取ります。
• strcmp()：string.h で定義されている文字列比較関数です。2つの文字列を辞書順に比較し、その結果を整数値として返します。

サンプルプログラム

学生レコードを構造体として保存し、名前順にソートするCプログラム

// 学生レコードを構造体として保存し、名前順にソートするCプログラム
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct Student {
    int student_id;
    char* student_name;
    int student_percentage;
};
int comparator(const void* s1, const void* s2){
    return strcmp(((struct Student*)s1)->student_name,((struct Student*)s2)->student_name);
}
int main() {
    int n = 5;
    struct Student arr[n];
    //学生1
    arr[0].student_id = 1;
    arr[0].student_name = "Nupur";
    arr[0].student_percentage = 98;
    //学生2
    arr[1].student_id = 2;
    arr[1].student_name = "Akash";
    arr[1].student_percentage = 75;
    //学生3
    arr[2].student_id = 3;
    arr[2].student_name = "Yash";
    arr[2].student_percentage = 62;
    //学生4
    arr[3].student_id = 4;
    arr[3].student_name = "Jyoti";
    arr[3].student_percentage = 87;
    //学生5
    arr[4].student_id = 5;
    arr[4].student_name = "Ramlal";
    arr[4].student_percentage = 80;
    printf("ソート前の学生レコード:\n");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("Id = %d, Name = %s, Percentage = %d \n", arr[i].student_id, arr[i].student_name, arr[i].student_percentage);
    }
    qsort(arr, n, sizeof(struct Student), comparator);
    printf("\n\n名前順にソートされた学生レコード:\n");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("Id = %d, Name = %s, Percentage = %d \n", arr[i].student_id, arr[i].student_name, arr[i].student_percentage);
    }
    return 0;
}

実行結果

ソート前の学生レコード:
Id = 1, Name = Nupur, Percentage = 98
Id = 2, Name = Akash, Percentage = 75
Id = 3, Name = Yash, Percentage = 62
Id = 4, Name = Jyoti, Percentage = 87
Id = 5, Name = Ramlal, Percentage = 80

名前順にソートされた学生レコード:
Id = 2, Name = Akash, Percentage = 75
Id = 4, Name = Jyoti, Percentage = 87
Id = 1, Name = Nupur, Percentage = 98
Id = 5, Name = Ramlal, Percentage = 80
Id = 3, Name = Yash, Percentage = 62

プログラムの解説

このプログラムの処理の流れは、以下の通りです。

1. 構造体の定義：struct Student で、学籍番号・氏名・成績の3つのメンバを持つ構造体を定義します。
2. データの登録：5人分の学生データを構造体の配列 arr に格納します。
3. ソートの実行：qsort() に配列、要素数、要素サイズ、比較関数 comparator を渡して呼び出します。
4. 結果の表示：forループを使って、ソート後のレコードを順番に出力します。

比較関数 comparator では、受け取った voidポインタを struct Student* 型にキャストし、strcmp() で氏名を比較しています。strcmp() は、第1引数の文字列が小さい場合に負の値、等しい場合に0、大きい場合に正の値を返すため、その戻り値をそのまま返すことで、氏名の昇順ソートが実現されます。