1.什么是qsort函数

我们以前学习过的一些排序算法，如冒泡、希尔、快排等等，它们速度有快有满，但是这些排序都只能排序一种类型的变量，如果想排序另一种变量就需要另写一个排序，那么有没有什么排序是“万能的”呢，什么类型数据都能排的呢？

答案就是qsort函数

qsort函数实现了一种快速排序算法，对一个由n个元素组成的数组进行排序，每个元素的宽度为字节。参数base是一个指向要排序的数组基数的指针，qsort用排序后的元素覆盖这个数组。参数compare是一个指向用户提供的例程的指针，用于比较两个数组元素并返回一个指定它们之间关系的值。

这是qsort函数的官方定义：

这个函数有四个参数

第一个参数base是待排数组的起始地址

第二个参数num是数组的元素个数，也就是数组的大小

第三个参数width是一个元素的大小，单位是字节，也就是一个元素所占大小

第四个参数compare是一个函数指针，这个参数较为复杂，接下来我们展开讲

在排序中，比较整形或比较浮点型可以用大于，小于，等于；比较两个字符串可以用strcmp函数；但是如果比较两个结构体怎么比较，按照结构体中哪个元素进行比较呢？所以不同类型的元素应用不同的方法去比较

这也就是compare这个函数干的事，在这个函数里，我们自己写两个元素应该怎么比较

将compare这个函数指针传回qsort函数，qsort就会按照compare函数中比较的方法，对数组中元素进行比较

在compare函数中，elem1指的是要比较的两个元素中第一个元素的地址，elem2是另一个要比较的元素的地址，因为这个函数官方在定义的时候，并不知道要比较什么类型的元素，所以用void*类型.

compare函数是有返回值的：

elem1小于elem2，返回负数

elem1大于elem2，返回正数

elem1等于elem2，返回0

按照comparer函数的定义，数组以递增的顺序进行排序。要按递减顺序对数组进行排序，颠倒comparer函数中 "大于 "和 "小于 "的含义。

2.实现一个qsort函数

有一个存放int类型变量的数组arr

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

然后使用qsort函数

第一个参数是数组名arr

第二个参数是数组长度int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

第三个参数是一个元素的大小sizeof(arr[0])

第四个参数是函数指针cmp_int

在cmp_int函数中，因为传的参数是void*类型，并且待排数组是int类型的，所以在比较函数中，需要将void*类型的变量强制转换成int*类型的指针再进行解引用

如果是排升序，就按照cmp_int函数中参数的顺序将两个指针解引用后相减，否则就颠倒两个指针的顺序

代码如下：

#include <stdio.h>
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
  //排升序
  return *(int*)e1 - *(int*)e2;
  //排降序
  //return *(int*)e2 - *(int*)e1;
}
int main()
{
  int arr[10] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
  int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, size, sizeof(arr[0]), cmp_int);
  for (int i = 0; i < size; i++)
  {
  printf("%d ", arr[i]);
  }
}

3.用qsort函数排序一个结构体

下面我们用qsort排序一个结构体

结构体如下：

struct stu
{
  int age;
  char name[10];
};

然后使用qsort函数，结构体中有整形和字符串两个元素，这两个元素都可以进行比较和排序

首先我们按照年龄来排序，比较年龄的函数命名为cmp_by_age，将两个void*类型的形参强转成struct stu*类型，访问它们的age元素并相减

int cmp_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
  return ((struct stu*)e1)->age - ((struct stu*)e2)->age;
}

首先我们按照姓名来排序，比较年龄的函数命名为cmp_by_name，将两个void*类型的形参强转成struct stu*类型，访问它们的name元素,可以用strcmp比较字符串间的大小

int cmp_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
  return strcmp(((struct stu*)e1)->name, ((struct stu*)e2)->name);
}

完整代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct stu
{
  int age;
  char name[10];
};
int cmp_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
  return ((struct stu*)e1)->age - ((struct stu*)e2)->age;
}
int cmp_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
  return strcmp(((struct stu*)e1)->name, ((struct stu*)e2)->name);
}
int main()
{
  struct stu arr[3] = { {18,"jack"},{30,"andy"},{25,"ride"} };
  int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, size, sizeof(arr[0]), cmp_by_age); //按照年龄排序
  qsort(arr, size, sizeof(arr[0]), cmp_by_name); //按照姓名排序
  return 0;
}

4.模仿qsort的功能实现一个通用的冒泡排序

模仿qsort函数实现冒泡排序，改进后的冒泡排序的函数列表中应与qsort函数一样

void BubbleSort(void* base, size_t size,size_t width,int(*cmp)(const void* e1,const void*e2))

在以往的冒泡排序中，有两层循环，在两层循环中有一个比较两个数大小的if语句，在if语句中有一个交换语句

在改进型的冒泡中，也都是这些语句，只不过改进的是if语句中判断两个数大小和交换函数而已

在改进的冒泡排序中，比较两个元素的大小是调用额外定义出的cmp函数

但是怎么将两个待比较的元素传到cmp函数中是个问题，因为接收进来的数组是void*类型的，不知道元素具体是什么类型，无法用下标去访问所以只能将base强转成char*类型，通过指针的偏移量去访问每个元素，每两个元素中间隔着一个width字节的宽度，所以用(char*)base+j*width取出第一个元素的地址，用(char*)base+(j+1)*width取出第二个元素的地址

放到cmp函数中进行比较

cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width)

紧接着如果两个元素需要进行交换，就要使用交换函数，还是因为不知到元素是什么类型的，所以还是一个字节一个字节得交换

void swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
  for (int i = 0; i < width; i++)
  {
  char tmp = *buf1;
  *buf1 = *buf2;
  *buf2 = tmp;
  buf1++;
  buf2++;
  }
}

此时，模仿qsort函数实现冒泡排序就完成了，下面是完整代码：

#include<stdio.h>
#include <string.h>
struct stu
{
  int age;
  char name[10];
};
int cmp_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
  return ((struct stu*)e1)->age - ((struct stu*)e2)->age;
}
int cmp_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
  return strcmp(((struct stu*)e1)->name, ((struct stu*)e2)->name);
}
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
  return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
void swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
  for (int i = 0; i < width; i++)
  {
  char tmp = *buf1;
  *buf1 = *buf2;
  *buf2 = tmp;
  buf1++;
  buf2++;
  }
}
void BubbleSort(void* base, size_t size,size_t width,int(*cmp)(const void* e1,const void*e2))
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < size-1; i++)
  {
  int j = 0;
  for (j = 0; j < size - i - 1; j++)
  {
    if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width)>0)
    {
    swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
    }
  }
  }
}
void test1()
{
  int arr[10] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
  int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  BubbleSort(arr, size, sizeof(arr[0]), cmp_int);
}
void test2()
{
  struct stu arr[3] = { {18,"jack"},{40,"andy"},{35,"mary"} };
  int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  BubbleSort(arr, size, sizeof(arr[0]), cmp_by_age);//按照年龄排序
  BubbleSort(arr, size, sizeof(arr[0]), cmp_by_name);//按照姓名排序
}
int main()
{
  test1();
  test2();
}

qsort函数

1.什么是qsort函数

2.实现一个qsort函数

3.用qsort函数排序一个结构体

4.模仿qsort的功能实现一个通用的冒泡排序

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