【C语言】带你玩转库函数qsort

红太狼 2024-03-17 17:31 97阅读 0赞

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[君兮\_的个人主页][Link 1]

**勤时当勉励 岁月不待人**

**C/C++ 游戏开发**

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> ***Hello,米娜桑们，这里是君兮\_，之前更新的一直是比较基础和简单的内容，随着博主自己的水平的提升，今天给大家带来点不一样的东西，我们今天要讲的是库函数qsort的用法***  
> ***废话不多说，咱们直接开始吧！***

#### qsort函数以及模拟实现qsort ####

*  一. qsort函数基本介绍
 *   *  冒泡排序
     *  二.qsort函数
     *  1.整型数据使用qsort排序
     *  2.自定义结构体使用qsort排序
     *   *  字符串比较大小规则
 *  总结

## 一. qsort函数基本介绍 ##

### 冒泡排序 ###

> **很多人可能是第一次听说qsort函数，但其实它就是一种冒泡排序，只不过我们之前的冒泡排序只能排序整型，而qsort函数可以排序更多其他类型的数据**

*  什么是冒泡排序？
 *  **把一个无序数组的元素从左向右比较，如果左边元素比右边的元素大，就交换这两个元素的位置，继续与下一个右边元素比较直至把该无序数组排成一个元素由小到大的数组(也就是升序数组)。因此冒泡排序也叫升序排序法。**
 *  我之前曾经写过相关的博客具体介绍过这方面的内容，这里就不再缀叙，感兴趣的请看下方链接：  
    [【C语言初阶】带你玩转C语言中的数组，并逐步实现冒泡排序，三子棋，扫雷][C_C]
 *  这里这个不是重点内容但是与后面的内容有关系，因此我就只贴一下代码啦！

void bubble_sort(int arr[], int sz)//参数接收数组元素个数
    {
        
    	int i = 0;
    		for (i = 0; i < sz - 1; i++)
    		{
        
    			int j = 0;
    			for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
    			{
        
    				if (arr[j] > arr[j + 1])
    				{
        
    					int tmp = arr[j];
    					arr[j] = arr[j + 1];
    					arr[j + 1] = tmp;
    				}
    			}
    		}
    	
    }
    int main()
    {
        
    	int i;
    	int arr[] = {
         3,1,7,5,8,9,0,2,4,6 };
    	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//直接把元素个数传进去
    	bubble_sort(arr, sz);
    	for (i = 0; i < sz; i++)
    	{
        
    		printf("%d ", arr[i]);
    	}
    	return 0;
    }

*  运行结果  
    ![在这里插入图片描述][27bff784776a4e378e2b105adc12c76f.png]

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### 二.qsort函数 ###

*  `为了系统的熟悉并了解qsort函数，这里我们先看看c plus plus中对这个函数的定义`  
    ![在这里插入图片描述][ffca5b90073b41a0a287e9486a7588ea.png]
 *  我们从对这个函数的定义可以看到，这个函数调用时需要传入四个参数
 *  ***void \* base  
    传入需要排序的数组的地址，用于这里我们传入的数组的类型是不确定的，在这里统一先使用void类型。***
 *  ***size\_t num  
    传入该数组的大小，你想要排序一个数组，总得知道这个数组到底有多大吧***
 *  ***size\_t size  
    传入数组中一个元素所占的字节大小，由于不同类型的数据所占类型的大小不同，使用时需告知qsort数组中元素的大小***
 *  **int ( \* compar)(const void \* ,const void *)  
    我们可以看出这是一个函数指针，其中这个函数指针所需传入两个参数都是void*型，这个比较复杂，我们等下展开来讲.**
 *  另外，作为一个库函数，使用qsort函数是需要引用头文件的，qsort的头文件为

#include<stdlib.h>

### 1.整型数据使用qsort排序 ###

*  我们有了冒泡排序的知识，就先从最简单的整型数据的qsort使用展开讲，这样方便大家理解
 *  话不多说，先看代码

//整型
    int compar(const void*p1, const void*p2)
    {
        
        return (*(int*)p1 - *(int*)p2);
    }
    int main()
    {
        
        int arr[10] = {
         1,4,6,8,3,8,9,2,0,10 };
        int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
        //test_1();
        qsort(arr, sz, sizeof(int),compar);
        int i = 0;
        for (i = 0; i < sz; i++)
        {
        
            printf("%d ", arr[i]);
        }
            return 0;
    }

*  结果  
    ![在这里插入图片描述][f2b45fbbf51f451c9fca5f786cea4bd2.png]
 *  很好的实现了我们的要求，我们现在展开讲解下
 *  **首先我们先看主函数里的，我们定义了一个整型数组里面乱序放了10个整型数据，然后我们把该数组的大小计算了出来并保存在sz中，由于我们排序的是整型数据，通过sizeof（int）即可算出一个数据所占字节的大小**
 *  我们现在具体来聊聊最后一个参数

int compar(const void*p1, const void*p2)
    {
        
        return (*(int*)p1 - *(int*)p2);
    }

*  **`上面qsort定义中是一个函数指针，我们现在这里直接定义一个函数并把该函数的地址传入即可，如上代码`**
 *  这个函数有什么用呢？我们抛开整体只关注这一个函数看看，发现 **它把传入的两个void型指针强制转换为int型，并通过解引用让两个指针指向的数据相减** ，那么此时的结果无非就三种情况
 *  **p1>p2,返回一个大于0的数**
 *  **p1=p2，返回0**
 *  **p1<p2，返回一个小于0的数**
 *  这就是我们之前冒泡排序中比较两个元素大小的那一步，在使用qsort时，我们不需要实现交换，只需要告诉它哪个元素大哪个元素小就行，也就是说，在qsort中
 *  **返回一个大于0的数，就交换两者的位置**
 *  **返回一个小于或等于0的数，不发生变化**  
    **`注意：这里的p1指向前一个数，而p2指向后一个数，这样通过不断比较交换就可以实现我们的升序排序了`**
 *  证明上面我说的话
 *  **那如果上面的逻辑是对的话，我们想实现降序，是不是只需要将p1-p2改成p2-p1就行了？**

int compar(const void*p1, const void*p2)
    {
        
        return (*(int*)p2 - *(int*)p1);
    }

![在这里插入图片描述][14c26fda67784e72a420085b80bba9c2.png]

*  雀氏如此  
    ![在这里插入图片描述][a4a1d35dc257413891bbd753a4b5f7ad.gif]

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### 2.自定义结构体使用qsort排序 ###

*  其他数据类型与整型如出一辙，我们现在就来讲讲结构体数据怎样通过qsort实现排序
 *  **注意，如果结构体中有多个类型的数据，由于我们qsort排序的是数组中的数据，使用时传入的数据必须是相同类型的  
    也就是说，对于结构体的排序，你必须确定使用结构体中的哪个元素来进行比较排序，而不是一起排序。**
 *  代码如下：
 *  首先介绍的是通过结构体中的年龄来排序

//测试qsort排序结构体数据
    struct Stu
    {
        
    	char name[20];
    	int age;
    };
    
    int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
    {
        
    	return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
    }
    
    void test2()
    {
        
    	struct Stu arr[] = {
         {
        "zhangsan", 20}, {
        "lisi", 50},{
        "wangwu", 15} };
    	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); 
    	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);
    }
    int main()
    {
        
    	test2();
    	return 0;
    }

*  我们通过监视可以看到，现在我们的结构体数组雀氏是在按照年龄的升序排列  
    ![在这里插入图片描述][6b78719d7044438780585a1f76b48060.png]
 *  **我们首先定义了一个结构体，里面有两个元素分别为名字和年龄**
 *  **然后我们定义了一个结构体数组，并初始化了三个元素进去**

struct Stu arr[] = {
         {
        "zhangsan", 20}, {
        "lisi", 50},{
        "wangwu", 15} };

*  **之后我们依然计算了该数组的大小，并通过计算首元素的大小计算出数组中每个元素所占的字节**
 *  最后，我们可以看出，这时是在通过结构体里的第二个元素也就是年龄的大小进行排序

int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
    {
        
    	return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
    }

**这里我们通过把p1，p2转换成结构体指针的类型并且通过"->"操作符指向了结构体中age这个元素来比较大小**

*  通过名字比较大小排序
 *  **其他与上面一致，这次我们通过名字来比较大小并排序**
 *  代码如下：

int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
    {
        
    	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
    }
    
    void test3()
    {
        
    	struct Stu arr[] = {
         {
        "zhangsan", 20}, {
        "lisi", 50},{
        "wangwu", 15} };
    	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);
    }
    int main()
    {
        
    	test3();
    	return 0;
    }

*  我们还是通过调试来看下结果  
    ![在这里插入图片描述][8daa63bcf7124857bee41108e56675c6.png]
 *  **第一个元素已经变成了lisi了，通过年龄我们可知之后是wangwu，zhangsan可见已经进行了排序**
 *  这里我们简单介绍一下字符串比较大小的规则

#### 字符串比较大小规则 ####

*  **对于两个字符串比较大小，其实就是比较对应位置字符ASCLL码值的大小，如果相同位置的ASCLL值相同，就比较下一个位置，直到出现不同为止。**
 *  **`比如上面这段代码的比较，在首元素上分别是'l','w','z'，其中‘l’ASCLL码值最小，排在首位，'w'ASCLL码值居中，'z'ASCLL码值最大，排在最后，这就是出现上面结果的原因。`**

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## 总结 ##

*  今天的内容到这里就结束了，其中我们介绍了qsort函数的使用，由于篇幅的原因，模拟实现qsort函数我们会放在下篇博客讲解，在此期间如果你对qsort函数还有迷惑的话，不妨自己动手使用一下，只有自己动手才能真正的理解并且学会哦！
 *  好了，如果你有任何疑问欢迎在评论区或者私信我提出，大家下次再见啦！

> ***新人博主创作不易，如果感觉文章内容对你有所帮助的话不妨三连一下这个新人博主再走呗。你们的支持就是我更新的动力！！！***

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