【C语言】qsort函数

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前言

qsort函数是八大排序算法中的快速排序，能够排序任意数据类型的数组，包括实现整型，浮点型，结构体，字符串等的排序。qsort函数主要通过利用回调函数实现。

回调函数就是一个通过函数指针调用的函数，如果你把函数指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，我们就说这是回调函数。回调函数不是由该函数的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用，用于对该事件或条件进行响应。

一、qsort函数原型

头文件：#include<stdio.h>

void qsort(void* base,//要排序的数据的首元素地址
	       int num,//要排序的数据个数
	       int width,//元素的字节大小
	       void(*cmp)(const void* e1, const void* e2));//函数指针-接收比较函数，比较函数需要我们自己实现

关于为什么要使用void*指针：首先要明确void**是无具体类型的指针，可以接受任意类型的地址，而qsort函数可以排序多种类型的数据，所以我们利用空指针接受地址。需要注意的是空指针没有确定的步长大小，所以空指针不能加减整数，不能对空指针进行解引用。

二、

1.qsort函数实现整型排序

(1)升序

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
//整型的比较函数
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
	return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
int main()
{
	int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//qsort库函数的使用
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

(2)降序

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
	return *(int*)e2 - *(int*)e1;//后一个元素比前一个元素大，就交换
}
int main()
{
	int arr[] = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

2.qsort函数实现结构体排序

(1)按年龄排序

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
//定义结构体类型
struct Stu
{
    //结构体成员
	int age;
	char name[20];
};
int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)
{   
    //需要e1需要括号括起，才能访问到结构体数据
	return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
}
int main()
{
	struct Stu s[] = { {30,"lisi"},{20,"wangwu"},{10,"zhangsan"} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_age);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d %s\n", s[i].age, s[i].name);
	}
	return 0;
}

(2)按名字排序

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct Stu
{
	int age;
	char name[20];
};
int cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
    //字符串的比较用strcmp
	return strcmp(  ((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name  );
}
int main()
{
	struct Stu s[] = { {30,"lisi"},{20,"wangwu"},{10,"zhangsan"} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_name);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d %s\n", s[i].age, s[i].name);
	}
	return 0;
}

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三. 冒泡排序算法模拟实现qsort函数

（1）排序整数

#include<stdio.h>
//比较函数
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
	return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
//以字节单位交换
void Swap(char* buf1, char* buf2, int width)//以字节为单位交换
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
		char temp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = temp;
		buf1++;
		buf2++;
	}
}
void bubble_sort(char* base, int sz, int width, int(*cmp)(int, int))
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	int flag = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		flag = 1;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
		    //强制类型转换成char*类型
			if (cmp_int((char*)base+j*width,(char*)base+(j+1)*width)>0)
			{
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1)*width, width);
				flag = 0;
			}
		}
		if (flag == 1)
		{
			break;
		}
	}
}
int main()
{
	int arr[] = { 1,3,5,7,9,2,4,6,8,0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

（2）排序浮点数

#include<stdio.h>
float cmp_float(const void* e1, const void* e2)
{
	return *(float*)e1 - *(float*)e2;
}
void Swap(char* buf1, char* buf2, int width)//以字节为单位交换
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
		char temp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = temp;
		buf1++;
		buf2++;
	}
}
void bubble_sort(void* base, int sz, int width, int(*cmp)(void*, void*))
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	int flag = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		flag = 1;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
			if (cmp_float((char*)base+j*width,(char*)base+(j+1)*width)>0)
			{
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1)*width, width);
				flag = 0;
			}
		}
		if (flag == 1)
		{
			break;
		}
	}
}
int main()
{
	float arr[] = { 9.0,8.0,7.0,6.0,5.0,4.0,3.0,1.1,1.0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int i = 0;
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_float);
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%.1f ", arr[i]);
	}
	return 0;
}