C语言库函数之 qsort 讲解、使用及模拟实现(下)

简介: C语言库函数之 qsort 讲解、使用及模拟实现(下)

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~

相关文章
|
18天前
|
C语言
c语言调用的函数的声明
被调用的函数的声明: 一个函数调用另一个函数需具备的条件: 首先被调用的函数必须是已经存在的函数,即头文件中存在或已经定义过; 如果使用库函数,一般应该在本文件开头用#include命令将调用有关库函数时在所需要用到的信息“包含”到本文件中。.h文件是头文件所用的后缀。 如果使用用户自己定义的函数,而且该函数与使用它的函数在同一个文件中,一般还应该在主调函数中对被调用的函数做声明。 如果被调用的函数定义出现在主调函数之前可以不必声明。 如果已在所有函数定义之前,在函数的外部已做了函数声明,则在各个主调函数中不必多所调用的函数在做声明
31 6
|
1天前
|
存储 缓存 算法
【C语言】内存管理函数详细讲解
在C语言编程中,内存管理是至关重要的。动态内存分配函数允许程序在运行时请求和释放内存,这对于处理不确定大小的数据结构至关重要。以下是C语言内存管理函数的详细讲解,包括每个函数的功能、标准格式、示例代码、代码解释及其输出。
19 6
|
2月前
|
存储 缓存 C语言
【c语言】简单的算术操作符、输入输出函数
本文介绍了C语言中的算术操作符、赋值操作符、单目操作符以及输入输出函数 `printf` 和 `scanf` 的基本用法。算术操作符包括加、减、乘、除和求余,其中除法和求余运算有特殊规则。赋值操作符用于给变量赋值,并支持复合赋值。单目操作符包括自增自减、正负号和强制类型转换。输入输出函数 `printf` 和 `scanf` 用于格式化输入和输出,支持多种占位符和格式控制。通过示例代码详细解释了这些操作符和函数的使用方法。
43 10
|
1月前
|
存储 算法 程序员
C语言:库函数
C语言的库函数是预定义的函数,用于执行常见的编程任务,如输入输出、字符串处理、数学运算等。使用库函数可以简化编程工作,提高开发效率。C标准库提供了丰富的函数,满足各种需求。
|
2月前
|
机器学习/深度学习 C语言
【c语言】一篇文章搞懂函数递归
本文详细介绍了函数递归的概念、思想及其限制条件,并通过求阶乘、打印整数每一位和求斐波那契数等实例,展示了递归的应用。递归的核心在于将大问题分解为小问题,但需注意递归可能导致效率低下和栈溢出的问题。文章最后总结了递归的优缺点,提醒读者在实际编程中合理使用递归。
63 7
|
2月前
|
存储 编译器 程序员
【c语言】函数
本文介绍了C语言中函数的基本概念,包括库函数和自定义函数的定义、使用及示例。库函数如`printf`和`scanf`,通过包含相应的头文件即可使用。自定义函数需指定返回类型、函数名、形式参数等。文中还探讨了函数的调用、形参与实参的区别、return语句的用法、函数嵌套调用、链式访问以及static关键字对变量和函数的影响,强调了static如何改变变量的生命周期和作用域,以及函数的可见性。
32 4
|
2月前
|
存储 C语言
【c语言】字符串函数和内存函数
本文介绍了C语言中常用的字符串函数和内存函数,包括`strlen`、`strcpy`、`strcat`、`strcmp`、`strstr`、`strncpy`、`strncat`、`strncmp`、`strtok`、`memcpy`、`memmove`和`memset`等函数的使用方法及模拟实现。文章详细讲解了每个函数的功能、参数、返回值,并提供了具体的代码示例,帮助读者更好地理解和掌握这些函数的应用。
27 0
|
2月前
|
C语言
【c语言】qsort函数及泛型冒泡排序的模拟实现
本文介绍了C语言中的`qsort`函数及其背后的回调函数概念。`qsort`函数用于对任意类型的数据进行排序,其核心在于通过函数指针调用用户自定义的比较函数。文章还详细讲解了如何实现一个泛型冒泡排序,包括比较函数、交换函数和排序函数的编写,并展示了完整的代码示例。最后,通过实际运行验证了排序的正确性,展示了泛型编程的优势。
23 0
|
2月前
|
算法 C语言
factorial函数c语言
C语言中实现阶乘函数提供了直接循环和递归两种思路,各有优劣。循环实现更适用于大规模数值,避免了栈溢出风险;而递归实现则在代码简洁度上占优,但需警惕深度递归带来的潜在问题。在实际开发中,根据具体需求与环境选择合适的实现方式至关重要。
30 0
|
C语言 图形学 数据格式
C语言库函数大全及应用实例一
[编程资料]C语言库函数大全及应用实例一 函数名: abort 功 能: 异常终止一个进程 用 法: void abort(void); 程序例: #i nclude #i nclude int main(void...
779 0