结构体类型
如果我们想要排序结构体类型的变量,那就很有意思了,我们一步一步来分析
明确需要
main函数、test3函数、cmp_stu函数
下面我们重点解释一下test3函数和cmp_stu函数
test3函数
1.创建结构体类型的数组,并初始化
2.求数组元素个数
3.调用qsort函数,里面包含了cmp_stu函数的地址,即调用cmp_stu函数
cmp_stu函数
照猫画虎
我们按照前面的两个例子写出来的应该是
int cmp_struct(const void* e1, const void* e2) { return *(struct*)e1 - *(struct*)e2; }
但这么写是错误的, 因为结构体是复杂对象,无法直接用 > 或 < 进行比较,那么我们就需要确定是用哪个成员去作为比较的标准
再通过->来访问相应的成员
下面给出两个例子,此处分别以年龄age作为排序标准和以名字name来排序,
cmp_stu_by_age函数
将e1和e2从void* 类型转换成结构体类型指针,然后再通过->访问相应的成员
然后直接让二者相减即可,此处在强制类型转换时别忘了写上struct就行
int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2) { return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age; }
这个函数的实现还是与cmp_int函数有一些相似的,
cmp_stu_by_name函数
提示:此处比较的是字符串,同样不能用 > < 来进行比较
而是要用strcmp函数进行比较,包含头文件<string.h>
int cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2) { return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name); }
最终代码
#include<stdlib.h> struct Stu { char name[40]; int age; }; int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2) { return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age; } int cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2) { return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name); 提示,此处比较的是字符串,同样不能用 > < 来进行比较 而是要用strcmp函数进行比较 } void test3() { struct Stu s[3] = { {"zhang", 20},{"li", 30},{"wang", 40} }; int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]); qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_age); } int main() { test3(); return 0; }
三个例子到这里就介绍结束了,其实这样看下来也不是很难理解。
下面我们来学习qsort函数的模拟实现,也就是优化bubble_sort函数,使它能排序任意类型的元素
模拟实现
引入:
此处提出一个问题:如果说,我不想使用qsort函数,我就想使用冒泡函数,那我要如何改进它,才能达到和qsort函数相同的效果呢?
函数调用方面的改进
接收地址
如果说想让冒泡排序函数具有排序任意类型元素的功能,那么首先,它就应该能接收任意类型元素的地址(类似于qsort中的base参数)
元素个数
函数需要知道要排序多少个元素,所以就需要传入数组的大小(类似num参数)
元素大小(宽度)
知道了待排序数组的起始位置和元素个数后,我们需要对数组中的元素进行移动操作, 那么我们就需要知道元素的大小是什么
简易版框架如下:
void bubble_sort(void* base, int sz, int width) { int i = 0;//次数 for (i = 0; i < sz; i++) { //每次需要比较的元素对数 int j = 0; for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)//比较两个元素 { } } }
疑问1:
基本框架搭建好了,那我们要如何比较两个元素呢,我们又不知道他们的类型?
所以我们在传参的时候,还需要将两个元素的比较方法(函数)一并传进bubble_sort函数中,也就是第四个参数
首先,要传入的肯定是函数的地址,
其次,我们需要返回一个值来告诉我们比较的结果是什么(此处类似qsort函数的返回值)
最后,对于要比较的两个元素,因为要求函数具有通用性,所以参数类型就是void *类型
代码如下:
void bubble_sort(void* base, int sz, int width, int(*cmp)(void* e1,void* e2) ) { int i = 0;//次数 for (i = 0; i < sz; i++) { //每次需要比较的元素对数 int j = 0; for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)//比较两个元素 { if(cmp()>0)//交换if(cmp()>0)//交换 { } } } } }
疑问2:if语句
if(cmp()>0)//交换 { }
我们知道这个语句是比较两个元素,那我们怎么找到这俩个元素呢?
我们知道,base就是首元素的地址,
想法1
那么有人想通过加减整数来找到后面的元素,这个问题在我前面的文章提到过:因为元素是void*类型的,不知道元素大小,无法与整数进行运算
想法2
那么又有人想:将base传换成(int*)类型再运算不就行了吗,
还是不对,因为我们不知道传进来的参数究竟是什么类型,所以我们不能假定他的类型
想法3
小明这时候提出来:我们已经知道了每个元素的大小:width,那可不可以先把base转换成char*类型,再加上每个元素的字节大小width呢?
这么做就可以了,
因为char*大小是一个字节,每次移动width个字节,就进入到下一个元素中了
if语句代码如下:
if(cmp((char*)base+ j*width, (char*)base +(j+1)*width)>0)//交换 { }
疑问3:怎么交换
这里先创建一个swap函数用于两个元素的交换
void Swap(char*buf1, char*buf2) { } void bubble_sort(void* base, int sz, int width) { int i = 0;//次数 for (i = 0; i < sz; i++) { //每次需要比较的元素对数 int j = 0; for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)//比较两个元素 { if(cmp((char*)base+ j*width, (char*)base +(j+1)*width)>0)//交换 { Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width); } } } }
但是,我们仔细看,Swap函数接收的参数类型是char*,一个字节大小,如果我这个元素是8个字节类型,要怎么交换呢,
所以如果按照一个字节一个字节这么交换的方式,我们就需要知道要交换的元素的字节大小(width),以及要交换几次
代码如下:
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++; } }
简单实现(int类型)
完整代码如下:
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++; } } void bubble_sort(void* base, int sz, int width, int (*cmp)(void*e1, void*e2)) { int i = 0;//次数 for (i = 0; i < sz; i++) { //每次需要比较的元素对数 int j = 0; for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)//比较两个元素 { if(cmp((char*)base+ j*width, (char*)base +(j+1)*width)>0)//交换 { Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width); } } } } int cmp_int(const void* e1, const void* e2) { return *(int*)e1 - *(int*)e2; } void test4() { int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int); } int main() { test4(); return 0; }
想要进行其他类型的比较只需要在调用bubble_sort函数时,将第四个参数修改成对应的比较方法即可(当然,这需要自己构建)
小提示:
->的优先级高于强制类型转换,所以要用()先将强制类型转换括起来,先转换,再访问
题外话
因为想要使bubble_sort函数具有通用性,所以我们需要将不同类型元素的比较方法的函数的地址传进来(也就是第四个参数),而这种将函数地址传进另一个函数,由这个函数去实现调用的方法,就称为回调函数(大概就是这个意思),我这几天在整理指针的知识,有时间就写一篇博客。
结语
没想到感觉没怎么写,就写了六千多字(捂脸)
只能再一次感叹C的丰富
文章到这里就结束了,希望这篇文章对你有所帮助,我们下篇文章见~