C语言-qsort函数详解
目录
一.qsort函数是什么
二.使用qsort排序-以升序为例
关于void*型指针：
1.整形数组排序
2.字符数组排序
3.字符指针数组排序
4.结构体数组排序
5.浮点型数组排序
三.使用冒泡排序思想模拟实现qsort函数
1.什么是冒泡排序：
2.冒泡排序代码
3. 使用冒泡排序思想模拟实现qsort函数
一.qsort函数是什么
我们可以使用 搜索库函数网址或者MSDN软件进行查找。
qsort()函数：快速排序的函数 -引用stdlib.h头文件
参数说明：
void qsort (void* base, //要排序的目标数组
size_t num, //待排序的元素个数
size_t width, //一个元素的大小，单位是字节
int(*cmp)(const void* e1, const void* e2));
其中cmp是函数指针，cmp指向的是：排序时，用来比较两个元素的函数。需要自己编写。
返回值：
二.使用qsort排序-以升序为例
关于void*型指针：
void*：无具体类型的指针 能够接收任意类型的地址
缺点：不能进行运算。不能+-整数，不能解引用
int a = 0;
float f = 5.5f;
void* p1 = &a;
void* p2 = &f;
p1 = p1+1; //err1.整形数组排序
注意：
1.比较函数的参数类型为void* ，我们要进行强制类型转换！且要解引用才能得到对应的值！
2.若我们想排成降序，只需要写成e2-e1即可
void Print(int* arr, int sz)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", *(arr + i));
}
printf("\n");
}
//比较整形
//注意类型时void* 所以要强制类型转化，还要解引用才是对应的值！！！
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
void test1()
{
int arr[] = { 9,8,7,6,7,5,4,8 };
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
Print(arr, sz);
}2.字符数组排序
注意使用sizeof()操作符和strlen()函数的区别
//注意要要强制类型转换！！ 要解引用！！！ 本质上是比较Ascii值
int cmp_char(const void* e1, const void* e2)
{
return *(char*)e1 - *(char*)e2;
}
void test4()
{
char arr[] ="mango";
//若使用sizeof计算长度：
//int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); //6
//qsort(arr, sz-1, sizeof(arr[0]), cmp_float);
//因为sizeof把\0也算进去了，所以计算出来的值比字符串本身长度多1
int sz = strlen(arr); //5
qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_char);
printf("%s\n",arr);
}3.字符指针数组排序
先看看下面这段程序有没有问题？
int cmp_chars(const void* e1, const void* e2)
{
return strcmp((char*)e1, *(char*)e2);
}
void test2()
{
char* arr1 = "abc";
char* arr2 = "wcad";
char* arr3 = "cab";
char* p[3] = { arr1,arr2,arr3 };
int sz = sizeof(p) / sizeof(p[0]);
qsort(p, sz, sizeof(p[0]), cmp_chars);
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%s\n", p[i]);
}
}打印出来发现：结果是错误的！
->调试后发现：e2存放的是p的地址（char**类型），e1存放的是p指向的下一个元素的地址（char**类型）
对于这种写法，传进去的是p的地址，strcmp()会将p地址对应的内容转化成字符串，也就是将p中arr1，arr2，arr3的地址转化成字符串
实际上应该传p地址空间中arr1，arr2的地址，这样strcmp()才能找到arr1和arr2对应的字符串，因此得先把e1，e2转化成char**，这样解引用以后才是一个char*的地址
原因：把p传给qsort，p是数组名->首元素地址，元素类型为char*>，所以p的类型为：char**类型。 所以e1 和e2也要强制类型转化为char**，解引用e1，e2才是对应字符串的地址！
正解：
int cmp_chars(const void* e1, const void* e2)
{
return strcmp(*(char**)e1, *(char**)e2);
}
void test2()
{
char* arr1 = "abc";
char* arr2 = "wcad";
char* arr3 = "cab";
char* p[3] = { arr1,arr2,arr3 };
int sz = sizeof(p) / sizeof(p[0]);
qsort(p, sz, sizeof(p[0]), cmp_chars);
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%s\n", p[i]);
}4.结构体数组排序
比较年龄->实际比较的是整形
比较名字->实际比较的是字符串->使用strcmp函数，不能使用 == 判断
struct Stu
{
int age;
char name[20];
};
//比较结构体中元素的年龄
int cmp_age(const void* e1, const void* e2)
{
//本质是比较整形
return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
}
//比较名字
int cmp_name(const void* e1, const void* e2)
{
//本质是字符串比较->使用strcmp函数
return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);
}
void test2()
{
//创建结构体数组，用大括号初始化
struct Stu s[3] = { {19,"Mango"},{18,"Lemon"},{20,"Hello"} };
int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
//以年龄排
qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_age);
printf("%s %d ",s[0].name,s[0].age);
printf("%s %d ", s[1].name, s[1].age);
printf("%s %d ", s[2].name, s[2].age);
printf("\n");
//以姓名排
qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_name);
printf("%s %d ", s[0].name, s[0].age);
printf("%s %d ", s[1].name, s[1].age);
printf("%s %d ", s[2].name, s[2].age);
printf("\n");
}
5.浮点型数组排序
注意：比较函数中，返回类型是int，最后相减的值要强制类型转化为int ，但这也会造成错误，建议使用方法2.
//写法1：可能会出错
// 原因： 0.2 -0.1 = 0.1 强制类型转化为int后 结果为0
//int cmp_float(const void* e1, const void* e2)
//{
// //返回类型是int 所以相减后的结果要强制类型转化
// return (int)(*(float*)e1 - *(float*)e2);
//}
//写法2：对应上qsort的返回值
int cmp_float(const void* e1, const void* e2)
{
if ((*(float*)e1 - *(float*)e2) > 0.00000)
return 1;
else if ((*(float*)e1 - *(float*)e2) == 0.000000)
return 0;
else
return -1;
}
void test3()
{
float arr[5] = { 5.01f,5.01f,0.02f,0.01f,5.001f };
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_float);
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%f ", arr[i]);
}
}三.使用冒泡排序思想模拟实现qsort函数
1.什么是冒泡排序：
主要思想：相邻的两个元素进行比较
对于冒泡排序： n个元素 共进行n-1趟冒泡排序。一趟可以使一个元素在特定位置上，每趟排序可以少比较一个元素
但是冒泡排序只能排序整形
2.冒泡排序代码
void BubbleSort(int* arr, int sz)
{
int i = 0;
int j = 0;
//共进行sz-1趟
for (i = 0; i < sz-1; i++)
{
int flag = 1;//每一趟进来都假设有序
// 每一趟
for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
{
if (arr[j] > arr[j + 1])
{
int tmp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = tmp;
flag = 0;
}
}
//若falg还是1，说明没有交换->已经有序了break退出
if (flag == 1)
{
break;
}
}
}
int main()
{
int arr[10] = { 2,3,6,7,9,0,0,3,2,10 };
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
BubbleSort(arr, sz);
return 0;
}3. 使用冒泡排序思想模拟实现qsort函数
qsort库函数使用的是什么参数，我们设计的函数就使用什么参数！
1.为何将base强制类型转化为char*型指针：
原因：char* 指针+1跳过一个字节，+width：跳过width个字节，指向下一个元素。转化为其他类型不合适
2. 交换函数：还要把宽度（每个元素所占字节数）传过去
因为交换的时候是传地址，所以要知道元素的宽度，一个字节一个字节的交换 ，这样也证明了使用char*指针的好处！
3.(char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width,
当j = 0时：比较的是第一个元素和第二个元素
j = 1时，比较的是第二个元素和第三个元素
.... 很妙的写法
//交换 --一个字节一个字节的交换，共交换width次
void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width)
{
size_t i = 0;
for (i = 0; i < width; i++)
{
char tmp = *buf1;
*buf1 = *buf2;
*buf2 = tmp;
buf1++;
buf2++;
}
}
void my_BubbleSort(void* base, size_t num,size_t width, int(*cmp)(const void* e1, const void* e2))
{
//冒泡排序
//若要排序n个元素，只需要进行n-1趟
//每一趟可以少比较一个元素，每一趟可以使一个元素在确定的位置上
//num：要排序元素的个数 类型是size_t
//num是无符号数 防止产生警告 所以i和j也定义为size_t
// size_t == unsigned int
size_t i = 0;
size_t j = 0;
//共进行num-1趟
for (i = 0; i < num; i++)
{
//每一趟
for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
{
//比较
//传地址
//相邻两个元素比较 width:宽度，每个元素所占字节
//排成升序
if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
{
//交换两数
Swap( (char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width );
}
}
}
}当然 ，交换也可以使用库函数memcpy
dest：目标空间
src：要拷贝到目标空间的字符 -因为不作修改，所以可以用const修饰
count：字节数
char tmp [30]; //防止结构体类型之类的类型 临时空间
memcpy(tmp, (char*)base + j * size, size);
memcpy( (char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size, size);
memcpy( (char*)base + (j + 1) * size, tmp, size);
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