【进阶C语言】qsort库函数（详解）

1. qsort到底是什么？

qsort是C语言库函数里面的一种，包含于#include <stdlib.h>这个头文件里面，使用快速排序的方法

2. qsort库函数的功能

qsort英语解析：Quick sort，翻译就是快速排序，它的内部实现是通过的快速排序算法来实现的。
功能：对传入的任何数据进行排序，使其变成有序数列。

void qsort(void* base, //指向了待排序数组的第一个元素
	       size_t num,   //待排序的元素个数
	       size_t size, //每个元素的大小，单位是字节
	       int (* cmp)(const void*, const void*) //指向一个函数，这个函数可以比较2个元素的大小
          );

qsort是可以排序任意类型的数据

1. 比较2个整数的大小，> < ==
2. 比较2个字符串的大小，strcmp
3. 比较2个结构体数据（学生：张三，李四）指定比较的标准，拿什么比较？

3. qosrt函数详解

在C语言库中是这样定义的：

void qsort (void* base, size_t num, size_t width, int (cmp)(const void, const void* ))

剖析：

返回类型void:我们改变的是数列的排序，实际只需要进行内存的操作，所以不需要返回值。

参数讲解：

void*
base:base基本，即表示应传入初始地址，至于为什么是void类型，它不知道我们会传入什么数据，而void类型就像一个垃圾桶一样什么地址都可以仍进去，所以只能用void*类型。

size_t num:num数量，表示应传入的元素个数

size_t width:width宽度，表示应传入的每个元素占的字节大小

int (*cmp)(const void *, const void *):
应传入一个比较函数地址，用于比较两个数据的大小，因为传入的数据类型是不确定的，所以我们需要自己定义一个比较函数传到qsort比较函数里面去，以便它知道怎么样去比较两个数据的大小。

4. 冒泡排序的实现

void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
    
    
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
    
    
		//一趟冒泡排序的过程
		int j = 0;
		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;
			}
		}
	}
}

void print_arr(int arr[], int sz)
{
    
    
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
    
    
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

int main()
{
    
    
	int arr[] = {
    
     9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
	//排序
	//使用冒泡排序的算法，来排序
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//
	bubble_sort(arr, sz);
	//打印
	print_arr(arr, sz);

	return 0;
}

5. qsort库函数如何实现冒泡排序

排成升序的版本：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

//qsort函数的使用者提供这个函数
int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
    
    
	return *(int*)p1 - *(int*)p2; //排成升序的
}

void print_arr(int arr[], int sz)
{
    
    
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
    
    
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

test1()
{
    
    
	int arr[] = {
    
     3,1,5,2,4,9,8,6,5,7 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//使用qsort来排序整型数组，这里就要提供一个比较函数，这个比较函数能够比较2个整数的大小
	//qsort 默认是排成升序的
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	print_arr(arr, sz);
}
int main()
{
    
    
	test1();
	return 0;
}

排成降序的版本：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

//qsort函数的使用者提供这个函数
int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
    
    
	return *(int*)p2 - *(int*)p1; //排成降序的
}

void print_arr(int arr[], int sz)
{
    
    
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
    
    
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

test1()
{
    
    
	int arr[] = {
    
     3,1,5,2,4,9,8,6,5,7 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//使用qsort来排序整型数组，这里就要提供一个比较函数，这个比较函数能够比较2个整数的大小
	//qsort 默认是排成升序的
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	print_arr(arr, sz);
}
int main()
{
    
    
	test1();
	return 0;
}

6. qsort库函数排序结构体数据

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

//测试qsort 排序结构体数据
struct Stu
{
    
    
	char name[20];
	int age;
};

//按照年龄来比较
int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
{
    
    
	return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}

int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{
    
    
	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
}

void test2()
{
    
    
	struct Stu s[] = {
    
     {
    
    "zhangsan", 30}, {
    
    "lisi", 25}, {
    
    "wangwu", 50} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	//测试按照年龄来排序
	//qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_age);
	//测试按照名字来排序
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_name);
}
int main()
{
    
    
	test2();
	return 0;
}

7. 使用冒泡排序的思想来实现类似于qsort

模拟一下
但是因为我们没有学习快速排序的思想
所以我们使用冒泡排序的思想来实现类似于qsort这个功能的冒泡排序函数bubble_sort.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
    
    
	return *(int*)p1 - *(int*)p2;
}
void print_arr(int arr[], int sz)
{
    
    
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
    
    
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}
void Swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
    
    
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
    
    
		char tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;
		buf1++;
		buf2++;
	}
}

//假设排序为升序
//希望这个bubble_sort函数可以排序任意类型的数据
void bubble_sort(void* base, size_t num, size_t width, int (*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{
    
    
	//要确定趟数
	size_t i = 0;
	for (i = 0; i < num - 1; i++)
	{
    
    
		int flag = 1;//假设已经有序了
		//一趟冒泡排序的过程
		size_t j = 0;
		for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
		{
    
    
			//两个相邻的元素比较
			//arr[j] arr[j+1]
			if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)  //改成小于0就变为降序
			{
    
    
				//交换
				flag = 0;
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
			}
		}
		if (flag == 1)
		{
    
    
			break;
		}
	}
}

void test3()
{
    
    
	int arr[] = {
    
     3,1,5,2,4,9,8,6,5,7 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	print_arr(arr, sz);
}
int main()
{
    
    
	test3();
	return 0;
}

图片流程详解：

在练习一下模拟qsort库函数排序结构体数据，道理相同。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

//测试qsort 排序结构体数据
struct Stu
{
    
    
	char name[20];
	int age;
};

//按照年龄来比较
int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
{
    
    
	return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}

int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{
    
    
	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
}
void Swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
    
    
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
    
    
		char tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;
		buf1++;
		buf2++;
	}
}
//假设排序为升序
//希望这个bubble_sort函数可以排序任意类型的数据
void bubble_sort(void* base, size_t num, size_t width,
	int (*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{
    
    
	//要确定趟数
	size_t i = 0;
	for (i = 0; i < num - 1; i++)
	{
    
    
		int flag = 1;//假设已经有序了
		//一趟冒泡排序的过程
		size_t j = 0;
		for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
		{
    
    
			//两个相邻的元素比较
			//arr[j] arr[j+1]
			if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
			{
    
    
				//交换
				flag = 0;
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
			}
		}
		if (flag == 1)
		{
    
    
			break;
		}
	}
}

void test4()
{
    
    
	struct Stu s[] = {
    
     {
    
    "zhangsan", 30}, {
    
    "lisi", 25}, {
    
    "wangwu", 50} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	//测试按照年龄来排序
	//bubble_sort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_age);
	//测试按照名字来排序
	bubble_sort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_name);
}
int main()
{
    
    
	test4();
	return 0;
}

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