(目录)
1.什么是qsort函数
我们以前学习过的一些排序算法,如冒泡、希尔、快排等等,它们速度有快有满,但是这些排序都只能排序一种类型的变量,如果想排序另一种变量就需要另写一个排序, 那么有没有什么排序是“万能的”呢,什么类型数据都能排的呢?
答案就是qsort
函数
qsort函数实现了一种快速排序算法,对一个由n个元素组成的数组进行排序,每个元素的宽度为字节。参数base是一个指向要排序的数组基数的指针,qsort用排序后的元素覆盖这个数组。参数compare是一个指向用户提供的例程的指针,用于比较两个数组元素并返回一个指定它们之间关系的值。
这是qsort
函数的官方定义:
这个函数有四个参数
- 第一个参数
base
是待排数组的起始地址 - 第二个参数
num
是数组的元素个数,也就是数组的大小 - 第三个参数
width
是一个元素的大小,单位是字节,也就是一个元素所占大小 - 第四个参数
compare
是一个函数指针,这个参数较为复杂,接下来我们展开讲
在排序中,比较整形或比较浮点型可以用大于,小于,等于;比较两个字符串可以用strcmp
函数;但是如果比较两个结构体怎么比较,按照结构体中哪个元素进行比较呢?所以不同类型的元素应用不同的方法去比较
这也就是compare
这个函数干的事,在这个函数里,我们自己写两个元素应该怎么比较
将compare
这个函数指针传回qsort
函数,qsort
就会按照compare
函数中比较的方法,对数组中元素进行比较
在compare
函数中,elem1
指的是要比较的两个元素中第一个元素的地址,elem2
是另一个要比较的元素的地址,因为这个函数官方在定义的时候,并不知道要比较什么类型的元素,所以用void*
类型.
compare
函数是有返回值的:
elem1
小于elem2
,返回负数elem1
大于elem2
,返回正数elem1
等于elem2
,返回0
按照
comparer
函数的定义,数组以递增的顺序进行排序。要按递减顺序对数组进行排序,颠倒comparer
函数中 "大于 "和 "小于 "的含义。
2.实现一个qsort函数
有一个存放int
类型变量的数组arr
int arr[10] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
然后使用qsort
函数
- 第一个参数是数组名
arr
- 第二个参数是数组长度
int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
- 第三个参数是一个元素的大小
sizeof(arr[0])
- 第四个参数是函数指针
cmp_int
在cmp_int
函数中,因为传的参数是void*
类型,并且待排数组是int
类型的,所以在比较函数中,需要将void*
类型的变量强制转换成int*
类型的指针再进行解引用
如果是排升序,就按照cmp_int
函数中参数的顺序将两个指针解引用后相减,否则就颠倒两个指针的顺序
代码如下:
#include <stdio.h>
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
//排升序
return *(int*)e1 - *(int*)e2;
//排降序
//return *(int*)e2 - *(int*)e1;
}
int main()
{
int arr[10] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
qsort(arr, size, sizeof(arr[0]), cmp_int);
for (int i = 0; i < size; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
}
3.用qsort函数排序一个结构体
下面我们用qsort
排序一个结构体
结构体如下:
struct stu
{
int age;
char name[10];
};
然后使用qsort
函数,结构体中有整形和字符串两个元素,这两个元素都可以进行比较和排序
首先我们按照年龄来排序,比较年龄的函数命名为cmp_by_age
,将两个void*
类型的形参强转成struct stu*
类型,访问它们的age
元素并相减
int cmp_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
return ((struct stu*)e1)->age - ((struct stu*)e2)->age;
}
首先我们按照姓名来排序,比较年龄的函数命名为cmp_by_name
,将两个void*
类型的形参强转成struct stu*
类型,访问它们的name
元素,可以用strcmp
比较字符串间的大小
int cmp_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
return strcmp(((struct stu*)e1)->name, ((struct stu*)e2)->name);
}
完整代码:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct stu
{
int age;
char name[10];
};
int cmp_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
return ((struct stu*)e1)->age - ((struct stu*)e2)->age;
}
int cmp_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
return strcmp(((struct stu*)e1)->name, ((struct stu*)e2)->name);
}
int main()
{
struct stu arr[3] = { {18,"jack"},{30,"andy"},{25,"ride"} };
int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
qsort(arr, size, sizeof(arr[0]), cmp_by_age); //按照年龄排序
qsort(arr, size, sizeof(arr[0]), cmp_by_name); //按照姓名排序
return 0;
}
4.模仿qsort的功能实现一个通用的冒泡排序
模仿qsort
函数实现冒泡排序,改进后的冒泡排序的函数列表中应与qsort
函数一样
void BubbleSort(void* base, size_t size,size_t width,int(*cmp)(const void* e1,const void*e2))
在以往的冒泡排序中,有两层循环,在两层循环中有一个比较两个数大小的
if
语句,在if
语句中有一个交换语句 在改进型的冒泡中,也都是这些语句,只不过改进的是if
语句中判断两个数大小和交换函数而已
在改进的冒泡排序中,比较两个元素的大小是调用额外定义出的cmp
函数
但是怎么将两个待比较的元素传到cmp
函数中是个问题,因为接收进来的数组是void*
类型的,不知道元素具体是什么类型,无法用下标去访问所以只能将base
强转成char*
类型,通过指针的偏移量去访问每个元素,每两个元素中间隔着一个width
字节的宽度,所以用(char*)base+j*width
取出第一个元素的地址,用(char*)base+(j+1)*width
取出第二个元素的地址
放到cmp
函数中进行比较
cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width)
紧接着如果两个元素需要进行交换,就要使用交换函数,还是因为不知到元素是什么类型的,所以还是一个字节一个字节得交换
void swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
for (int i = 0; i < width; i++)
{
char tmp = *buf1;
*buf1 = *buf2;
*buf2 = tmp;
buf1++;
buf2++;
}
}
此时,模仿qsort
函数实现冒泡排序就完成了,下面是完整代码:
#include<stdio.h>
#include <string.h>
struct stu
{
int age;
char name[10];
};
int cmp_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
return ((struct stu*)e1)->age - ((struct stu*)e2)->age;
}
int cmp_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
return strcmp(((struct stu*)e1)->name, ((struct stu*)e2)->name);
}
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
void swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
for (int i = 0; i < width; i++)
{
char tmp = *buf1;
*buf1 = *buf2;
*buf2 = tmp;
buf1++;
buf2++;
}
}
void BubbleSort(void* base, size_t size,size_t width,int(*cmp)(const void* e1,const void*e2))
{
int i = 0;
for (i = 0; i < size-1; i++)
{
int j = 0;
for (j = 0; j < size - i - 1; j++)
{
if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width)>0)
{
swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
}
}
}
}
void test1()
{
int arr[10] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
BubbleSort(arr, size, sizeof(arr[0]), cmp_int);
}
void test2()
{
struct stu arr[3] = { {18,"jack"},{40,"andy"},{35,"mary"} };
int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
BubbleSort(arr, size, sizeof(arr[0]), cmp_by_age);//按照年龄排序
BubbleSort(arr, size, sizeof(arr[0]), cmp_by_name);//按照姓名排序
}
int main()
{
test1();
test2();
}
标签:arr,const,函数,int,void,qsort,cmp
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