C语言数组排序求最值出现元素偏移1位问题排查

使用C语言实现数组最值查找时，采用相邻元素两两交换的冒泡排序思路对数组做升序排列，计划直接取排序后数组首尾元素作为最值，但实际运行时出现疑似数组整体偏移1位的异常：

• 以初始数组20, 10, 35, 30, 7（共5个元素，合法下标范围0~4）为例，预期排序后下标0存最小值7、下标4存最大值35，输出value[0]和value[4]即可得到正确结果
• 实际运行时必须读取下标1和下标5的元素才能拿到正确最值，不符合数组下标访问的预期

原题要求：首先输入数字N确定待输入的数字个数，随后输入N个数字，输出所输入N个数字中的最小值和最大值。

对应实现代码如下：

#include<stdio.h>
#pragma warning(disable:4996)
int main(void)
{
    int input, i, j, temp, k;
    int value[100] = { 0 };
    scanf("%d", &input);
    for (i = 0; i < input; i++)
    {
        scanf("%d", &value[i]);
    }
    for (k = 0; k < input; k++)
    {
        for (j = 0; j < input; j++)
        {
            if (value[j] > value[j + 1])
            {
                temp = value[j + 1];
                value[j + 1] = value[j];
                value[j] = temp;
            }
        }
    }
    printf("%d %d\n", value[0], value[input-1]);
    return 0;
}

不存在所谓的“元素偏移1位”，核心问题是内层循环边界设置错误导致数组越界访问，越界写入破坏了内存数据，才出现了不符合预期的表现：

• 定义的value数组长度为100，初始化时所有元素被置为0，输入N个有效数字后，有效元素仅存储在下标0 ~ N-1的位置
• 内层冒泡循环的终止条件写为j < input，当j取到input-1（最后一个有效元素的下标）时，代码会访问value[j+1]也就是value[input]，这个位置不属于存入有效元素的范围，存储的是初始化留下的0
• 每一轮冒泡排序的最后一次比较，都会拿最后一个有效元素和它后面的0做比较交换：以5个元素的测试用例为例，第一轮排序j=4时，会比较value[4]（第一轮结束后该位置值为35）和value[5]（初始值0），因35>0触发交换，把0换到value[4]、35写入value[5]。多轮排序后，原本应该在value[0]位置的最小值7会被一步步交换到value[1]，最大值35会被交换到value[5]，就出现了需要取下标1和5才能拿到正确值的现象。
• 这类越界访问属于C语言的未定义行为，不同编译环境下可能表现出不同的异常，不会固定出现“偏移1位”的表现。

修改内层循环边界即可，每轮比较只需要遍历到当前未排序段的倒数第二个元素，保证j+1始终在有效下标范围内。可以直接把内层循环条件改为j < input - 1，如果要做冒泡排序的常规优化（每轮排序后末尾k个元素已经是有序的最大值，不需要重复比较），可以写成j < input - 1 -k：

for (k = 0; k < input; k++)
{
    // 修正循环边界，避免j+1越界
    for (j = 0; j < input - 1 - k; j++)
    {
        if (value[j] > value[j + 1])
        {
            temp = value[j + 1];
            value[j + 1] = value[j];
            value[j] = temp;
        }
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者JERry