【C语言】: 快速排序——qsort函数的介绍

简介: 【C语言】: 快速排序——qsort函数的介绍

我们以往使用冒泡排序和选择排序等对数据进行排序时,有可能会遇到搞不清排序次数,运行时间过长等一些问题,并且这些排序方法也只能排序整型数据。

下面我们了介绍一个内置排序函数----qsort函数。它可以比较任何类型的数据

1. 函数介绍

首先qsort是库函数,使用时要包含头文件<stdlib.h>

qsort的函数声明是:

void qsort (void* base, size_t num , size_t size,
 int (* compar)(const void * p1 ,const void * p2));

其中,4个参数分别是:

  • void* base:指针,指向的是待排序的数组的第一个元素
  • size_t num:是base指向的待排序数组的元素个数
  • size_t size:base指向的待排序数组的元素的大小
  • int (* compar)(const void * p1 ,const void * p2):函数指针,指向的就是两个函数的比较函数(排序函数名)。

待排序的数组,元素的个数,每个元素的大小都能看懂,不需要解释。

排序函数名是什么呢?

排序函数就是由qsort函数的使用者自己定义的函数,使用者明确知道要排序的是什么数据,这些数据应该如何比较,所以自行提供两个元素的比较函数。

这也就是为什么qsort函数能够排序任何类型的数据。

int (* compar)(const void * p1 ,const void * p2)

首先来看排序函数的参数,它的参数一定是const void*

const ---- 是为了保证在函数运行的过程中,p1与p2的值不被改变,是一种保护措施。

void* ---- 这是一种泛型指针,可增强函数的普适性。在使用时看要比较的数据类型进行强制转换。

返回值:若p1>p2,则返回大于0的整数,若p1<p2,则返回小于0的整数,若p1=p2,则返回0。

2. 函数使用

注意:qsort 函数默认排升序!!

如果想排降序,把下面代码中的p1与p2互换即可!!

2.1 整型排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//使用者自己定义的比较整型的函数
int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
  //int* e1 = (int*)p1;
  //int* e2 = (int*)p2;
  //if (*e1 > *e1)
  //  return 1;
  //else if (*e1 == *e1)
  //  return 0;
  //else
  //  return -1;
  //上面的代码可简化为:
  return *(int*)p1 - *(int*)p2;
}
void print_int(int arr[], int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
  printf("\n");
}
void test1()
{
  int arr[] = { 5,4,8,9,6,3,2,1 };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
  print_int(arr, sz);
}
int main()
{
  test1();
  return 0;
}

2.2 字符排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int cmp_char(const void* p1, const void* p2)
{
  return *(char*)p1 - *(char*)p2;
}
void Print_char(char arr[], int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%c ", arr[i]);
  }
  printf("\n");
}
void test2()
{
  char arr[] = { 'd','r','a','w'};
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_char);
  Print_char(arr, sz)
}
int main()
{
  test2();
  return 0;
}

2.3 字符串排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int cmp_chars(const void* p1, const void* p2)
{
  return (*(char*)p1-*(char*)p2);
}
void print_chars(char arr[][20], int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%s\n", arr[i]);
  }
}
void test3()
{
  char arr[5][20] = { "hello world","apple","banana" };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_chars);
  print_chars(arr, sz);
}
int main()
{
  test3();
  return 0;
}

2.4 结构体排序

1.按名字排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct Stu
{
  char name[20];
  int age;
};
void print_struct(struct Stu* arr, int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%s %d\n", arr[i].name, arr[i].age);
  }
}
int cmp_name(const void* p1, const void* p2)
{
     //比较两个字符串,用strcmp函数
  return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
}
void test4()
{
  struct Stu arr[3] = { {"zhangsan",24},{"lisi",18},{"wangwu",49} };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_name);
  print_struct(arr, sz);
}
int main()
{
  test4();
  
  return 0;
}
  1. 按年龄排序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct Stu
{
  char name[20];
  int age;
};
void print_struct(struct Stu* arr, int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%s %d\n", arr[i].name, arr[i].age);
  }
}
int cmp_age(const void* p1, const void* p2)
{
  return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}
void test5()
{
  struct Stu arr[3] = { {"zhangsan",24},{"lisi",18},{"wangwu",49} };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_age);
  print_struct(arr, sz);
}
int main()
{
  test5();
  
  return 0;
}

3. 用冒泡思想模拟qsort函数

//用冒泡思想模拟实现qsort函数
void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width)
{
  assert(buf1 && buf2);
  int i = 0;
  for (i = 0; i < width; i++)
  {
    char tmp = *buf1;
    *buf1 = *buf2;
    *buf2 = tmp;
    buf1++;
    buf2++;
  }
}
void my_qsort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{
  //趟数
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz - 1; i++)
  {
    //每趟两两之间的比较
    int j = 0;
    for (j = 0; j < sz - 1 - i; 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 Print_arr(int arr[], int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
  printf("\n");
}
int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
  return *(int*)p1 - *(int*)p2;
}
void test1()
{
  int arr[] = { 2,5,6,9,8,7,4,1 };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  my_qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
  Print_arr(arr, sz);
}
int main()
{
  test1();//排序整型
  
  return 0;
}
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