qsort使用举例和qsort函数的模拟实现-编程知识

qsort使用举例

qsort是C语言中的一个标准库函数，用于对数组或者其他数据结构中的元素进行排序。它的原型如下：
void qsort(void *base, size_t nmemb, size_t size, int (*compar)(const void *, const void *));

我们可以去官网搜来看一看：

那么对于其中的参数，下面也有相应的英文解释：

- base：指向要排序的数组或数据结构的第一个元素的指针。
- nmemb：要排序的元素的数量。
- size：每个元素的大小（以字节为单位）。
- compar：指向用于比较两个元素的函数的指针。

compar函数用于比较两个元素的大小关系，返回值为整数，表示两个元素的大小关系。具体返回值的含义如下：
- 若返回值小于0，则表示第一个元素小于第二个元素。
- 若返回值等于0，则表示两个元素相等。
- 若返回值大于0，则表示第一个元素大于第二个元素。

qsort函数根据compar函数的返回值对数组或数据结构中的元素进行排序，可以按照升序或降序进行排序。
那么知道以上这些，下面我们就来使用这个库函数，首先我们以排序整型数组为例：

int arr[10] = { 4,5,7,6,3,2,8,9,1,10 };

假设我们要排列以上的10个元素，那么我们根据上面对于库函数qsort的认识，需要向它传入四个参数，那么第一个为- base：指向要排序的数组或数据结构的第一个元素的指针，那么就是我们的arr 了，第二个为- nmemb：要排序的元素的数量，这是我们就要计算里面有多少个元素了，我们可以这样算：

int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

使用第二个参数我们可以写为 sz ,第三个为- size：每个元素的大小，那么我们计算出数组中第一个元素有多少个字节就可以了 sizeof(arr[0]),最后一个为- compar：指向用于比较两个元素的函数的指针，这里我们就需要我们自己写一个函数了，告诉这个库函数qsort我们要比较什么类型的数据：

qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cop_int);

那么接下来就是这个cop_int函数怎么写了，因为我们不知道会传什么样的数据，所以我们可以使用void*进行接收，返回类型为int型，因为下面是根据大于或小于或等于来排序的，而且不希望改我们所要排序的数值，所以我们这样写到：

int cop_int(const void* p1, const void* p2)

上面传来了void*类型的数据，而void*的数据不能够直接进行运算操作，所以下面我们要进行强制类型转换，作差看看两数的情况：

return *(int*)p1 - *(int*)p2;

下面就来看看我们整体的代码：

#include <stdlib.h>//头文件void Print_arr(int arr[], int sz)
{for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}
}int cop_int(const void* p1, const void* p2)
{return *(int*)p1 - *(int*)p2;
}int main()
{int arr[10] = { 4,5,7,6,3,2,8,9,1,10 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cop_int);Print_arr(arr, sz);return 0;
}

看看我们的运行效果：

下面我们给结构体进行排序：

我们先随便写一个结构体：

struct Stu
{char name[20];int age;int score;
};//定义一个学生的名字，岁数，分数

我们只需要改我们的- compar：指向用于比较两个元素的函数的指针，我们先以学生的名字进行排序，那么结构体我们只需要转换成结构体指针就可以进行比较了，名字我们strcmp进行比较：

#include <stdlib.h>//qsort的头文件
#include <string.h>//strcmp的头文件
struct Stu
{char name[20];int age;int score;
};
int cop_Stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{return strcmp(((struct Stu*)p1)->name , ((struct Stu*)p2)->name);
}
int main()
{struct Stu arr[] = { {"zhangsan",18,76},{"lisi",28,65},{"wangmazi",25,79}};int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cop_Stu_by_name);for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%s %d %d\n", arr[i].name, arr[i].age,arr[i].score);}return 0;
}

看看运行的结果：

是正确的哦！我们还可以以年龄进行比较还有分数啊，这里我就不排了，我们下面用冒泡排序来qsort函数的模拟实现！

qsort函数的模拟实现（采用冒泡排序法）

对于冒泡排序，我在前面也写到过，还不太清楚的小伙伴可以看看哦。

void BubbleSort(int arr[], int sz)
{for (int i = 0; i < sz - 1; i++)//趟数{for (int j = 0; j < sz - 1 - i; j++)//一趟冒泡排序{if (arr[j] > arr[j + 1])//需要进行改造的地方 1{int tmp = arr[j];// 需要进行改造的地方 2arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = tmp;}}}
}int main()
{int arr[] = { 5,7,9,4,3,6,8,1 };//5 7 9 4 3 6 8 1int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//计算有多少个元素BubbleSort(arr, sz);for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

首先我们先来想一想，那些地方需要我们改造，对于循环那些我们是不是就不用改了，那不会有影响。我们将会排序到不同的数据类型，所以我们对于 if (arr[j] > arr[j + 1])的比较，是不是需要我们进行改造呢，还有下面的交换变量，也是我们需要改的，既然上面的类型都被改了，下面也肯定是需要改的。

我们以结构体的年龄为例，那么函数的参数还是我们上面的那样，只是要改一下第四个参数：

bubble_sort2(arr, sz, sizeof(arr[0]), cop_Stu_by_age);

接下来就是对于bubble_sort2函数的定义了，下面传了四个参数，那我们也要用四个参数进行接收了，因为我们不知道传来的是什么类型的，所以在设置类型上，我们要考虑考虑，第一个为地址，我们用void*进行接受吧，void*都装的了，哈哈。第二个和第三个就用size_t了，最后一个像我们上面考虑的那个样：int (*cmp)(const void* p1, const void* p2)。

void bubble_sort2(void* base,size_t sz,size_t width, int (*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{for (int i = 0; i < sz-1; i++){for (int 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;}}}
}

接着就是对于比较的改造了，我们这里构造一个新的函数进行比较，这样我们根据下面传来的类型去调用相应的，那么我们怎样找到我们的对应的元素进行比较呢？下面给给了我们首元素的地址，和每个元素的大小，我们是不是可以用起来呢，我们根据j的变化去找到元素。但是还要想到我们要用它来不同数据类型的排序，所以我们也要进行强制类型转换。我们强制转换成什么类型的数据呢？是不是char*最为合适呢，不管是什么类型，我们都可以一个一个的去进行交换：

if(cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)

下面我们进行对于交换的改造：上面改成了那样，所以接收时也改成相应的就行了，我们以前进行交换的时候是创建了第三个变量进行交换，现在我们不知什么类型，就需要改进了。强制转换成什么类型比较合适呢？假设我们结构体的为7个字节大小，那我们是不是用char类型就可以了，不管你如何，我一个一个的进行交换就都可以实现，既然我们以这样的方式进行实现，那我们是不是应该把它每个元素的大小传进来呢：

void swap(char* a, char* b, size_t width)
{for (int i = 0; i < width; i++){char tmp = *a;*a = *b;*b = tmp;a++;b++;}
}

接下来我们就看看整体的代码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>struct Stu
{char name[20];int age;
};int cop_Stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
{return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}int cop_int(const void* p1, const void* p2)
{return *(int*)p1 - *(int*)p2;
}void PrintArr(int arr[], int sz)
{for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}
}void swap(char* a, char* b, size_t width)
{for (int i = 0; i < width; i++){char tmp = *a;*a = *b;*b = tmp;a++;b++;}
}//冒泡排序
void bubble_sort2(void* base,size_t sz,size_t width, int (*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{for (int i = 0; i < sz-1; i++){for (int j = 0; j < sz-1-i; j++){//if (arr[j] > arr[j + 1])if(cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0){swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width,width);/*int tmp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = tmp;*/}}}
}int main()
{struct Stu arr[] = { {"aihua",18},{"zhanghong",21},{"kiki",15} };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//年龄bubble_sort2(arr, sz, sizeof(arr[0]), cop_Stu_by_age);for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%s %d\n", arr[i].name, arr[i].age);}return 0;
}

看看运行结果：