关于qsort函数的预备知识
回调函数
回调函数就是⼀个通过函数指针调用的函数。
如果你把函数的指针(地址)作为参数传递给另⼀个函数,当这个指针被用来调用其所指向的函数时,被调用的函数就是回调函数。回调函数不是由该函数的实现方直接调用,而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的,用于对该事件或条件进行响应。
这样讲也许会有点抽象,等下面讲到实际案例时再具体介绍:>
函数指针类型解析
听到函数指针这名字,我们肯定会想到这一定是个指针吧!其实不然,指针都是用来存放地址的,那么函数指针变量应该是用来存放函数地址的,未来通过地址能够调用函数的。
那么怎么得到一个函数的地址呢?我们来写一段代码:
通过调试我们不难看出函数是有地址的,函数名就是函数的地址,当然也可以通过&函数名的方式获得函数的地址。那么该如何接收函数的地址呢?这时就引入了函数指针,就以Add函数为例吧:
qsort函数用法及相关参数
我们看一下 cplusplus.com给出的解释吧!
(1) 第一个参数便是待排序的第一个元素的地址(此处base指向该地址),因为不知到该元素的类型,所以用void*来作变量名;
(2) 第二个参数是待排序的元素个数;
(3) 第三个参数便是待排序的每个元素的大小;
(4) 第三个参数是一个函数指针,指向的compar函数能比较两个元素,这个函数是要我们自己实现的;
我们可以观察到compar函数返回类型是int,参数类型是const void*。需要注意的是类型为void*的参数并不能直接比较大小,必须先进行类型转换才能比较!!!
冒泡排序算法
我们看一下最初的冒泡排序算法:
void bubble_sort(int arr[], int sz) { int i = 0; for (i = 0; i < sz; i++) { int flag = 1; for (int j = 0; j < sz - 1 - i; j++) { if (arr[j] > arr[j + 1]) { int tmp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = tmp; flag = 0; } } if (flag == 1) break; } } int main() { int arr[] = { 1,5,3,6,8,8,5,9,6,5 }; int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); bubble_sort(arr, len); for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%d ", arr[i]); } putchar('\n'); return 0; }
图解:
通过上面的图解,我们只要知道要循环多少次,其实就没有什么难的了。我们可以用两层for
循环来实现冒泡排序。切记外层len
次,内层len-i
次循环。
模拟实现方法介绍
那么既然明白了冒泡排序算法,那如何改进成类似qsort函数呢?
其实依旧是两层循环,外层len,内存len-i次。有所改变的是比较函数cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width);
因为不好将待排序元素直接交换,所以这里又用到一个交换函数Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);;
这两个函数中的base都被转为了char*,为什么呢?因为我们并不知道具体的元素类型,为了方便遍历,所以将void*转为char*类型。这时肯定有人会问,为什么不转变为int*,short*等等类型?
答案就在待排序的元素大小,如果待排序的每个元素是结构体,每个占9字节,那么占4字节的int,占2字节的short并不能被整除,从而导致交换不完全!也是为了能让Swap函数每次都能传待比较元素的首字节地址,并且通过j*width和(j+1)*width每次都能跳过一个元素。
void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width) { for (int i = 0; i < width; i++) { char tmp = *buf1; *buf1 = *buf2; *buf2 = tmp; buf1++; buf2++; } }
所以这的Swap
函数中每次交换一个字节,交换width
次,便是交换了一个元素,用一个for
循环便可实现。
源代码
struct Stu { char name[20]; int age; }; //比较数组元素 int cmp_int(const void* e1, const void* e2) { return *(int*)e1 - *(int*)e2; } //比较结构体中的年龄 int cmp_str_by_age(const void* e1, const void* e2) { return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age; } //比较结构体中的字符串 int cmp_str_by_name(const void* e1, const void* e2) { return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name); } //交换两个元素(因为不知道元素类型,所以以一字节为单位逐个交换,至width大小) void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width) { for (int i = 0; i < width; i++) { char tmp = *buf1; *buf1 = *buf2; *buf2 = tmp; buf1++; buf2++; } } //其中调用函数指针,指向cmp函数 void bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*cmp)(const void* e1, const void* e2)) { int i = 0; for (i = 0; i < sz; i++) { int flag = 1;//测试是否已排序完成,提高效率 for (int 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); flag = 0; } } if (flag == 1) break; } } //整形数组 void test1() { int arr1[] = { 1,5,3,6,4,9,2,9,6,5 }; int len = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]); bubble_sort(arr1, len, sizeof(arr1[0]), cmp_int); for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%d ", arr1[i]); } putchar('\n'); } //结构体数组--比较age,整形 void test2() { struct Stu arr2[] = { {"zhangsan",16},{"lisi",37},{"wangwu",22} }; int len = sizeof(arr2) / sizeof(arr2[0]); bubble_sort(arr2, len, sizeof(arr2[0]), cmp_str_by_age); } //结构体数组--比较name,字符串 void test3() { struct Stu arr3[] = { {"zhangsan",16},{"lisi",37},{"wangwu",22} }; int len = sizeof(arr3) / sizeof(arr3[0]); bubble_sort(arr3, len, sizeof(arr3[0]), cmp_str_by_name); struct Stu* prv = arr3; for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%s ", prv->name); prv++; } } int main() { //三个测试函数 test1(); //test2(); test3(); return 0; }