C語言中qsort函數(shù)的介紹與用法實(shí)例

更新時(shí)間：2021年09月02日 11:34:58 作者：芒果再努力

C語言的標(biāo)準(zhǔn)庫提供了一個(gè)重要的排序函數(shù)qsort給C語言使用者使用,qsort函數(shù)將快速排序的算法封裝起來,這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C語言中qsort函數(shù)的介紹與用法的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

一.qsort函數(shù)是什么

我們可以使用搜索庫函數(shù)網(wǎng)址或者M(jìn)SDN軟件進(jìn)行查找。

qsort()函數(shù)：快速排序的函數(shù) -引用stdlib.h頭文件

參數(shù)說明：

void qsort ( 

    void* base, //要排序的目標(biāo)數(shù)組
    size_t num,     //待排序的元素個(gè)數(shù)
    size_t width,    //一個(gè)元素的大小，單位是字節(jié)
    int(*cmp)(const void* e1, const void* e2)

);

其中cmp是函數(shù)指針，cmp指向的是：排序時(shí)，用來比較兩個(gè)元素的函數(shù)。需要自己編寫。

返回值：

二.使用qsort排序-以升序?yàn)槔?/h2>

關(guān)于void*型指針：

void*：無具體類型的指針能夠接收任意類型的地址
缺點(diǎn)：不能進(jìn)行運(yùn)算。不能+-整數(shù)，不能解引用

int a  = 0;
float f = 5.5f;
void* p1 = &a;
void* p2 = &f;
p1 = p1+1;    //err

1.整形數(shù)組排序

注意：

1.比較函數(shù)的參數(shù)類型為void* ，我們要進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換！且要解引用才能得到對(duì)應(yīng)的值！

2.若我們想排成降序，只需要寫成e2-e1即可

void Print(int* arr, int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", *(arr + i));
	}
	printf("\n");
}
//比較整形
//注意類型時(shí)void* 所以要強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)化，還要解引用才是對(duì)應(yīng)的值?。?！
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
	return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
void test1()
{
	int arr[] = { 9,8,7,6,7,5,4,8 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	Print(arr, sz);
}

2.字符數(shù)組排序

注意使用sizeof()操作符和strlen()函數(shù)的區(qū)別

//注意要要強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換?。?要解引用?。?！  本質(zhì)上是比較Ascii值
int cmp_char(const void* e1, const void* e2)
{
    return *(char*)e1 - *(char*)e2;
}
void test4()
{
	char arr[] ="mango";
    //若使用sizeof計(jì)算長度：
	//int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);	//6
	//qsort(arr, sz-1, sizeof(arr[0]), cmp_float);
    //因?yàn)閟izeof把\0也算進(jìn)去了，所以計(jì)算出來的值比字符串本身長度多1
    
    int sz = strlen(arr);	//5
    qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_char);
	printf("%s\n",arr);
}

3.字符指針數(shù)組排序

先看看下面這段程序有沒有問題？

int cmp_chars(const void* e1, const void* e2)
{
	return strcmp((char*)e1, *(char*)e2);
}
void test2()
{
	 char* arr1 = "abc";
	 char* arr2 = "wcad";
	 char* arr3 = "cab";
	 char* p[3] = { arr1,arr2,arr3 };
	int sz = sizeof(p) / sizeof(p[0]);
	qsort(p, sz, sizeof(p[0]), cmp_chars);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s\n", p[i]);
	}
}

打印出來發(fā)現(xiàn)：結(jié)果是錯(cuò)誤的！

->調(diào)試后發(fā)現(xiàn)：e2存放的是p的地址（char**類型），e1存放的是p指向的下一個(gè)元素的地址（char**類型）

對(duì)于這種寫法，傳進(jìn)去的是p的地址，strcmp()會(huì)將p地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)容轉(zhuǎn)化成字符串，也就是將p中arr1，arr2，arr3的地址轉(zhuǎn)化成字符串

實(shí)際上應(yīng)該傳p地址空間中arr1，arr2的地址，這樣strcmp()才能找到arr1和arr2對(duì)應(yīng)的字符串，因此得先把e1，e2轉(zhuǎn)化成char**，這樣解引用以后才是一個(gè)char*的地址

原因：把p傳給qsort，p是數(shù)組名->首元素地址，元素類型為char*>，所以p的類型為：char**類型。所以e1 和e2也要強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)化為char**，解引用e1，e2才是對(duì)應(yīng)字符串的地址！

正解：

int cmp_chars(const void* e1, const void* e2)
{
	return strcmp(*(char**)e1, *(char**)e2);
}
void test2()
{
	 char* arr1 = "abc";
	 char* arr2 = "wcad";
	 char* arr3 = "cab";
	 char* p[3] = { arr1,arr2,arr3 };
	int sz = sizeof(p) / sizeof(p[0]);
	qsort(p, sz, sizeof(p[0]), cmp_chars);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s\n", p[i]);
	}

4.結(jié)構(gòu)體數(shù)組排序

比較年齡->實(shí)際比較的是整形

比較名字->實(shí)際比較的是字符串->使用strcmp函數(shù)，不能使用 == 判斷

struct Stu
{
	int age;
	char name[20];
};
//比較結(jié)構(gòu)體中元素的年齡
int cmp_age(const void* e1, const void* e2)
{
	//本質(zhì)是比較整形
	return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
}
//比較名字
int cmp_name(const void* e1, const void* e2)
{
	//本質(zhì)是字符串比較->使用strcmp函數(shù)
	return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);
}
void test2()
{
	//創(chuàng)建結(jié)構(gòu)體數(shù)組，用大括號(hào)初始化
	struct Stu s[3] = { {19,"Mango"},{18,"Lemon"},{20,"Hello"} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	//以年齡排
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_age);
	printf("%s %d ",s[0].name,s[0].age);
	printf("%s %d ", s[1].name, s[1].age);
	printf("%s %d ", s[2].name, s[2].age);
	printf("\n");
	//以姓名排
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_name);
	printf("%s %d ", s[0].name, s[0].age);
	printf("%s %d ", s[1].name, s[1].age);
	printf("%s %d ", s[2].name, s[2].age);
	printf("\n");
}

5.浮點(diǎn)型數(shù)組排序

注意：比較函數(shù)中，返回類型是int，最后相減的值要強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)化為int ，但這也會(huì)造成錯(cuò)誤，建議使用方法2.

//寫法1：可能會(huì)出錯(cuò)
// 原因： 0.2 -0.1 = 0.1 強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)化為int后 結(jié)果為0
//int cmp_float(const void* e1, const void* e2)
//{
//	//返回類型是int  所以相減后的結(jié)果要強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)化
//	return (int)(*(float*)e1 - *(float*)e2);
//}
 
//寫法2：對(duì)應(yīng)上qsort的返回值
int cmp_float(const void* e1, const void* e2)
{
	if ((*(float*)e1 - *(float*)e2) > 0.00000)
		return 1;
	else if ((*(float*)e1 - *(float*)e2) == 0.000000)
		return 0;
	else
		return -1;
}
void test3()
{
	float arr[5] = { 5.01f,5.01f,0.02f,0.01f,5.001f };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_float);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%f ", arr[i]);
	}
}

三.使用冒泡排序思想模擬實(shí)現(xiàn)qsort函數(shù)

1.什么是冒泡排序：

主要思想：相鄰的兩個(gè)元素進(jìn)行比較

對(duì)于冒泡排序： n個(gè)元素共進(jìn)行n-1趟冒泡排序。一趟可以使一個(gè)元素在特定位置上，每趟排序可以少比較一個(gè)元素

但是冒泡排序只能排序整形

2.冒泡排序代碼

void BubbleSort(int* arr, int sz)
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	int flag = 1;//假設(shè)一開始有序
	//共進(jìn)行sz-1趟
	for (i = 0; i < sz-1; i++)
	{
		// 每一趟
		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;
				flag = 0;
			}
		}
		if (flag == 1)
		{
			break;
		}
	}
}
int main()
{
	int arr[10] = { 2,3,6,7,9,0,0,3,2,10 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	BubbleSort(arr, sz);
	return 0;
}

3. 使用冒泡排序思想模擬實(shí)現(xiàn)qsort函數(shù)

qsort庫函數(shù)使用的是什么參數(shù)，我們?cè)O(shè)計(jì)的函數(shù)就使用什么參數(shù)！

1.為何將base強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)化為char*型指針：

原因：char* 指針+1跳過一個(gè)字節(jié)，+width：跳過width個(gè)字節(jié)，指向下一個(gè)元素。轉(zhuǎn)化為其他類型不合適

2. 交換函數(shù)：還要把寬度（每個(gè)元素所占字節(jié)數(shù)）傳過去
因?yàn)榻粨Q的時(shí)候是傳地址，所以要知道元素的寬度，一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的交換，這樣也證明了使用char*指針的好處！

3.(char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width,

當(dāng)j = 0時(shí)：比較的是第一個(gè)元素和第二個(gè)元素
j = 1時(shí)，比較的是第二個(gè)元素和第三個(gè)元素
.... 很妙的寫法

//交換 --一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的交換，共交換width次
void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width)
{
	size_t i = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
		char tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;
		buf1++;
		buf2++;
	}
}
void my_BubbleSort(void* base, size_t num,size_t width, int(*cmp)(const void* e1, const void* e2))
{
	//冒泡排序
	//若要排序n個(gè)元素，只需要進(jìn)行n-1趟
	//每一趟可以少比較一個(gè)元素，每一趟可以使一個(gè)元素在確定的位置上
	//num：要排序元素的個(gè)數(shù) 類型是size_t 
    //num是無符號(hào)數(shù) 防止產(chǎn)生警告 所以i和j也定義為size_t
    // size_t == unsigned int 
	size_t i = 0;
	size_t j = 0;
 
	//共進(jìn)行num-1趟
	for (i = 0; i < num; i++)
	{
		//每一趟
		for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
		{
			//比較
			//傳地址   
			//相鄰兩個(gè)元素比較   width:寬度，每個(gè)元素所占字節(jié)
			//排成升序
			if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
			{
				//交換兩數(shù)
				Swap( (char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width );
			}
		}
	}
}

當(dāng)然，交換也可以使用庫函數(shù)memcpy

dest：目標(biāo)空間

src：要拷貝到目標(biāo)空間的字符 -因?yàn)椴蛔餍薷?，所以可以用const修飾

count：字節(jié)數(shù)

char tmp [30];    //防止結(jié)構(gòu)體類型之類的類型    臨時(shí)空間
memcpy(tmp, (char*)base + j * size, size); 
memcpy( (char*)base + j * size,  (char*)base + (j + 1) * size, size);
memcpy( (char*)base + (j + 1) * size, tmp, size);