进阶指针（三）--- qsort函数(快速排序)的使用和（用冒泡排序）模拟实现
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进阶指针（三）
- 8.回调函数（下）
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- 8.2 qsort函数的使用
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- 8.2.1 介绍：
- 8.2.1 用qsort函数排序整型数组
- 8.2.3 用qsort函数排序结构体数组
- 8.3 用冒泡排序模拟实现qsort函数的快速排序
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- 8.3.1 回顾冒泡排序
- 8.3.2 开始模拟
- 8.3.3 代码展示
- 8.3.4 用新的冒泡排序函数排序整型数组
- 8.3.5 用新的冒泡排序函数排序结构体数组
- 总结
8.回调函数（下）
我们接着上次的回调函数开始讲解剩下的qsort部分，如果没看过的话，大家可以先看看进阶C语言（二）
8.2 qsort函数的使用
8.2.1 介绍：
回调函数的案例：qsort
- qsort是一个库函数，头文件是stdlib.h，声明头文件后可直接使用。
- qsort是底层使用的快速排序的方式，是对数据进行排序的。
- qsort可以用来排序任意类型的数据。
我们可以在网站cplusplus中查询这个函数的使用方法。
void qsort(void* base,//待排序数组的第一个元素的地址，并将其转化为void*型
size_t num,//待排序数组的元素的个数
size_t size,//待排序数组的一个元素的大小（单位字节）
int (*compar)(const void* e1, const void* e2)
//函数指针---compar指向了一个函数，这个函数是用来比较两个元素的;
//e1,e2中存放的是需要比较的两个元素的的地址
);
//举例：
比较函数--提供整型数据的比较方法
int compar(const void* e1, const void* e2)
{
return *(int*)e1 - *(int*)e2;//升序排序，
//当结果>0（e1指向的元素位于e2之后）时，返回一个>0的数；
//当结果==0（e1指向的元素和e2指向的元素相同），返回0；
//当结果<0（e1指向的元素位于e2之前）时，返回一个<0的数；
}
1.排序整型数组，两个元素可以直接用>比较
2.排序结构体数组，两个结构体的数据可能不能直接使用>比较，
》也就是说，不同类型的数据，比较大小的方式有差异。
- void* 是无具体类型的指针类型
- void* 类型的指针可以存放各种类型数据的地址
- void* 类型的指针不能解引用，也不能进行 ± 整数的操作(因为是无类型，不知道要跳过几个字节)
void* 类型的指针不能解引用，我们可以先强转为其它类型再进行±操作。
qsort并不知道它要排序的数组中元素的类型，并且不同类型数据的比较方式不同。
所以在使用qsort之前，要先给它提供要比较的类型数据的比较方法。
8.2.1 用qsort函数排序整型数组
用qsort函数排序整型数组
#include 8.2.3 用qsort函数排序结构体数组
#include 8.3 用冒泡排序模拟实现qsort函数的快速排序
目标： 包含回调函数，使用冒泡排序的算法，模拟实现一个排序函数(qsort)，可以排序任意类型的数据。8.3.1 回顾冒泡排序
冒泡排序的思想： 两两相邻的元素进行比较
//冒泡排序
#include 8.3.2 开始模拟
通过上面对冒泡排序的回顾，我们得到冒泡排序函数的基本框架：
//冒泡排序函数
void bubble_sort(int arr[], size_t sz)
{
int i = 0;
//冒泡排序的趟数
for (i = 0; i < sz-1; i++)
{
int j = 0;
//每趟要比较的对数
for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
{
//判断是否要交换
if (arr[j] > arr[j + 1])
{
//交换
int tmp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = tmp;
}
}
}
}
如何模拟：
-
首先要给冒泡排序函数传递数组的首元素地址，
因为我们要模仿qsort排序任意类型的数据，所以形参要能接收任意类型的地址。
上篇文章讲了void* 类型的指针可以接收任意类型的地址，所以参数我们可以这样写bubble_sort(void *base) -
想要给任意一个数组排序，都要先知道数组有几个元素，
因为计算数组 / 元素大小的操作数sizeof的返回值是size_t类型的，
所以参数可以写成bubble_sort(void *base, size_t num) -
有了首元素地址和数组元素个数还不够，还不能知道每个元素的地址。
站在冒泡排序函数的角度并不知道传来的是什么类型的地址，所以不能通过指针+1的方式找到下一个元素的地址，
但是我们可以将要排序数组每个元素的大小（字节）传过来，知道了一个元素有几个字节，指针跳过这几个字节就指向了下一个元素。 所以参数可以写成bubble_sort(void *base, size_t num, size_t size) -
进阶指针（三）中讲过，不同类型的数据比较大小的方式可能不同， 所以要排序数据的程序员需要先给冒泡排序函数 传 数据的比较函数，冒泡排序函数用函数指针接收，所以参数可以写成
bubble_sort(void *base, size_t num, size_t size, int compar(const void *e1, const void *e2)) -
比较函数:
int compar(const void *e1, const void *e2)
因为要排序多种类型的数据，所以要用void*类型的指针接收。
e1是一个指针，存放一个要比较元素的地址
e2是一个指针，存放一个要比较元素的地址
e1指向的元素 > e2指向的元素，返回 > 0的整型数字
e1指向的元素 == e2指向的元素，返回整型数字0
e1指向的元素 < e2指向的元素，返回 < 0的整型数字
这也是比较函数返回类型是int的原因。 -
在冒泡排序函数中要调用比较函数，来判断两个元素是否需要交换，返回值>0交换。
比较函数中的参数应该填要比较元素，那就要先找到元素的地址。
站在冒泡排序函数的角度并不知道传来的是什么类型的地址，所以不能通过指针+1的方式找到下一个元素的地址。
已知首元素的地址，元素的个数num，一个元素占size字节，我们可以将首元素的地址强转成char*型的，指针向后移size个字节就指向了下一个元素，（一个size个字节大小的元素的地址，在数值上==这个元素所占的第一个字节的地址）
(char *) base + size * 1 就是下标为1的元素的地址，
(char *)base + size * j 是下标为 j 的元素的地址,
(char *)base + size * (j+1) 是下标为 j+1 的元素的地址。
//冒泡排序函数
void bubble_sort(const void *base, size_t num, size_t size, int compar(const void *e1, const void *e2))
{
int i = 0;
//冒泡排序的趟数
for (i = 0; i < num-1; i++)
{
int j = 0;
//每趟要比较的对数
for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
{
//判断是否要交换
if ((compar((char*)base + size*j, (char*)base + size*(j+)) > 0)
{
//交换
int tmp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = tmp;
}
}
}
}
- 如果两个元素需要交换，因为站在冒泡排序函数的角度不知道有排序数组的类型，所以不能直接用 * 解地址将元素整个交换。（*访问的范围是类型的大小）。
我们知道一个元素有size个字节，所以可以一个字节一个字节的交换，先创建一个字节的空间用来过渡，通过这个空间来交换。
//注意：函数不能嵌套定义
//交换函数
void swap(char *buf1, char *buf2)
{
char tmp = *buf1;
*buf1 = *buf2;
*buf2 = tmp;
}
//判断是否要交换
if ((compar((char*)base + size*j, (char*)base + size*(j+)) > 0)
{
//交换
swap((char*)base + size*j, (char*)base + size*(j+1))
}
8.3.3 代码展示
//交换函数
void swap(char *buf1, char *buf2)
{
char tmp = *buf1;
*buf1 = *buf2;
*buf2 = tmp;
}
//冒泡排序函数---泛型编程-什么类型都支持的编程
void bubble_sort(const void *base, size_t num, size_t size, int compar(const void *e1, const void *e2))
{
int i = 0;
//冒泡排序的趟数
for (i = 0; i < num-1; i++)
{
int j = 0;
//每趟要比较的对数
for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
{
//判断是否要交换
if ((compar((char*)base + size*j, (char*)base + size*(j+)) > 0)//此时，compar指向的函数就是回调函数
{
//交换
swap((char*)base + size*j, (char*)base + size*(j+1))
}
}
}
}
8.3.4 用新的冒泡排序函数排序整型数组
#include 8.3.5 用新的冒泡排序函数排序结构体数组
注意：
- ->的优先级比 强制转换操作符 高。
- strcmp用来比较字符串，头文件是string.h
- 函数在使用之前要先声明，函数的定义也是一种特殊的声明
#include 总结
本篇文章我们学习了qsort函数，如何用冒泡排序模拟qsort函数实现能够排序任意类型的数据。最后，感谢大家的阅读！大家一起进步！
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