【C语言】详解qsort函数使用和模拟实现

一、qsort函数的使用

qsort的功能：qsort函数是C语言标准提供的排序函数

使用qsort函数需要引用头文件#include

qsort函数能够排任意类型的数据

void qsort(void* base ,size_t num, size_t size, int (*compar)(const void*,const void*));

base:待排序数据的起始地址
num:待排序的数据的元素个数
size:待排序数据中每个元素所占的字节 
int (*compar)(const void* p1,const void* p2):比较两个元素大小的函数指针

两个整型使用关系运算符比较大小
两个字符串，使用strcmp比较大小
两个结构体，也需要执行比较方式
数据类型不同比较的方式就不同，所以比较的功能是单独提出来的

在比较大小的函数指针中
如果返回大于0的数字，证明p1大于p2
如果返回等于0的数字，证明p1等于p2
如果返回小于0的数字，证明p1小于p2

void*使用注意事项：

• 1.void*可以接收任意类型的值
• 2.对于void*的变量不能直接解引用操作，编译器会报错，应该将void*类型的数据强制类型转换为其他类型，然后再进行解引用操作，并且也不能直接对void*类型的数据直接进行+-1的操作，因为编译不知道+-1应该跳过几个字节，void*是没有具体类型的指针

void print(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
}
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
    //升序
	return *(int*)e1 - *(int*)e2;
    //降序
    //return *(int*)e2-*(int*)e1;
}
void test2()
{
	int arr[] = { 1,3,4,7,5,2,6,9,8,10 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr,sz,sizeof(arr[0]),cmp_int);
	print(arr, sz);
}
int main()
{
	//qsort函数的使用
	test2();
}

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};


//测试qsort排序结构体数据
//按名字进行排序
int cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);
}

//按年龄进行排序
int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
	return (((struct Stu*)e1)->age) - (((struct Stu*)e2)->age);
}
void test3()
{
	struct Stu s[] = { {"zhangsan",20},{"lisi",25},{"wangwu",30}};
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(struct Stu), cmp_stu_by_name);
}
int main()
{
	test3();
}

通过调试观察结果

 

 

二、qsort函数的模拟实现

qsort函数是利用快速排序的思想进行排序的，但是我们本篇文章用冒泡排序的思想进行模拟实现

首先，先复习冒泡排序

冒泡排序只能排序整型数据

冒泡排序
int main()
{
	int arr[] = { 1,3,2,4,5,7,6,9,8,10 };
	int i = 0;
	int j = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//10个数进行比较，我们只需要进行9趟比较即可
	//因为最后一次比较已经最后两个数放到对应的位置
	//所以比较9趟即可

	//趟数
	for (i = 0; i < sz-1; i++)
	{
		//趟数确定了，我们就需要确定一个需要比较几次才可以到对应的位置
		//次数：第一个数，我们需要比较9次
		//接下来，第二个数，因为已经比较好一个数，我们只需要将此数与剩余的数字进行比较
		//所以第二个数，需要比较8次，依次往下推
		//由上得到我们需要一个变化数才能得到次数，正好i是变化的
		
		//次数
		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;
			}
		}
	}
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
}

//将冒泡函数分装成一个函数
void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz-1; i++)
	{
		int j = 0;
		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;
			}
		}

	}
}
int main()
{
	int arr[] = { 1,3,4,7,5,2,6,9,8,10 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
}

2.qsort函数的模拟实现

既然要用冒泡排序来实现qsort函数，那么参数需要和qsort函数的参数保持一致

其中趟数和次数是不变的，但是比较的方式是变化的

冒泡排序不能再使用大于号和小于号进行比较，要比较的元素不能是直接将首元素的地址加1（因为base是void*类型），不能说是将base转换为int或者是其他类型，最好我们尽可能小的移动base，因为我们要实现各种类型数据都可以进行比较，所以base强制类型转换为char*类型比较合适，当我们想要寻找下一个元素，只需要+j*width就可以找到下一个元素

交换也需要变换，和上面一样的道理，冒泡排序创建的临时变量是int类型只能交换int类型的变量，我们要比较的元素未必是一个字节的元素，所以分装一个函数进行交换，这时我们要将一个元素的大小传到要分装的函数。这样才能交换两个完整的元素

void print(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
}
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
	//升序
	return *(int*)e1 - *(int*)e2;
	//降序
	//return *(int*)e2-*(int*)e1;
}
//width就是元素的大小
void Swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
		char tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;
		buf1++;
		buf2++;
	}
}
void bubble_sort(void* base,int sz,int width,int(*cmp)(const void* e1,const void* e2))
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz-1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i;j++)
		{

			//升序
			if((*cmp)((char*)base+j*width,(char*)base+width*(j+1)))
			{
				//交换
				Swap((char*)base+j*width,(char*)base+(j+1)*width,width);
				
			}
		} 

	}
}
void test4()
{
	int arr[] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	print(arr, sz);
}
int main()
{
	test4();
}