qsort函数详解(C语言排序界的神兵)

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  大家好,我是纪宁。 

  这篇文章将为大家带来一个非常厉害的函数,可以迅速解决大家遇到的大部分的排序问题,在没学习数据结构与算法之前,这个函数就是排序界的神!

一、qsort函数详解、用法  

  如果你没有学过数据结构,只会用冒泡排序的话,那么你一定要学习一下qsort快速排序函数。

  qsort函数对使用者来说最舒服的一点是可以排任何数据类型的数据,并且不需用使用者自己写算法来实现排序,下面的截图来自qsort函数的官网(  qsort快速排序函数官网:qsort

  qsort函数一共有4个参数,第一个参数 base 是要排序集合的首地址;第二个参数 num 是要排序集合的数据的总元素个数;第三个参数 size 是要排序集合每个元素所占内存空间的大小;第四个参数是一个函数指针(int(*)(const void* ,const void*))。其中第四个参数需要使用者自己实现,不过也很简单,只需要判断要比较元素的数据类型,再使用合适的比较数据大小的方法返回一个有符号的整数即可

  因为qsort中的函数指针返回类型为int,两个参数都为 const void*;其次comper函数的作用是实现两个数据类型的比较,所以可以用以下方法设计函数

int Comper(const void* p1, const void* p2)
{
	;//需要将传进来的p1、p2进行比较 
}

  用p1和p2接受,不过考虑到,p1、p2都为 void*类型的指针,而 void* 类型的指针不能进行解引用,所以在进行比较的时候还要将p1、p2强制类型转化为对应要比较数据的类型的指针,再解引用进行比较,下面举几个不同数据类型的例子

int Comper(const void* p1, const void* p2)
{
	return (*(int*)p1) - (*(int*)p2);//整型数据
}
int Comper(const void* p1, const void* p2)
{
	return strcmp((*(char*)p1), (*(char*)p2));//字符型数据
}
int Comper(const void* p1, const void* p2)
{
	return (*(float*)p1) - (*(float*)p2);//浮点型数据
}
int Cmpper(const void* p1, const void* p2)
{
	return (((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age);//结构体类型,成员为整形
}
int Cmpper(const void* p1, const void* p2)
{
	return  strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);//结构体类型,成员为字符串
}

  代码中使用qsort函数后,再自己设计一个非常简单的比较函数,编译器就自动将数据排好序了,当然,如果要将数据集合降序排列,只需要将Comper函数中p2与p1的位置交换即可,是不是跃跃欲试,这不比写几十行代码排序简单吗?

二、实现qsort函数

  我们最先接触,使用最多的是 冒泡排序算法,那么我们就用冒泡排序来实现一个完全一样的qsort函数,但在时间复杂度上可能略有不足,大家对冒泡排序的时间复杂度,哈哈,懂的都懂。

  用冒泡排序算法实现qsort函数,冒泡排序的思想是小数冒泡,大数沉淀。但其实有一个最大的问题就是如何做到在冒泡排序的比较部分,实现不同数据类型的比较及交换,对此,我们可以利用它传递过来的参数是空指针这一特点:将空指针强制类型转化为要比较的数据的数据类型的指针,先将转化后的指针解引用来比较大小,再逐字节进行内容交换(在冒泡排序的交换部分再添加一个循环即可)。

void my_qsort(void* base, size_t Num, size_t Size, int(*Com)(const void*, const void*))//首元素地址  元素个数  每个元素的字节数  Com比较函数
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < Num - 1; i++)//循环的趟数
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < Num - 1 - i; j++)//每趟循环要比较的次数
		{
			//实现比较、交换
			if (Com((char*)base + Size * j, (char*)base + Size * (j + 1)) > 0)
			{
				//交换---逐个字节交换n   
				int z = 0;
				for (z = 0; z < Size; z++)
				{
					char tmp = 0;
					tmp = *((char*)base + Size * j + z);
					*((char*)base + Size * j + z) = *((char*)base + Size * (j + 1) + z);
					*((char*)base + Size * (j + 1) + z) = tmp;
				}
			}
		}
	}
}
int Comper(const void* p1, const void* p2)
{
	return (*((int*)p1) - *((int*)p2));
}
int main()
{
	//测试my_qsort函数
	int arr[10] = { 4,3,5,6,7,8,9,10,2,1 };
	my_qsort(arr, 10, 4, Comper);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

  比较交换部分实现后,就可以将my_qsort函数当做qsort函数来使用了。 

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