c语言用冒泡排序模拟实现qsort排序

我会带着你远行 2024-03-18 00:33 140阅读 0赞

1、简单介绍冒泡排序

冒泡排序就是两两相邻元素进行比较，如果不满足顺序就进行交换。现有一组整数，将其用冒泡排序实现排序为升序。

假设有这样一组整数：9 8 7 6 5

![82b85ab90e974a16b7d1540e7ae37e74.png][]

由此可知，如果一个整型数组有num个元素，则需走num-1趟，若走在第i趟，则在第i趟内需要比较num-1-i次。

#include<stdio.h>
    void bubble_sort(int arr[], int sz)
    {
    	int i = 0;
    	//趟数
    	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
    	{
    		//一趟比较
    		//两两相邻元素比较
    		int j = 0;
    		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
    		{
    			if (arr[j] > arr[j + 1])
    			{
    				arr[j] = arr[j + 1];
    			}
    		}
    	}
    }
    int main()
    {
    	int arr[10] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
    	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    	bubble_sort(arr, sz);
    	int i = 0;
    	for (i = 0; i < sz; i++)
    	{
    		printf("%d ", arr[i]);
    	}
    	return 0;
    }

2、介绍qsort函数

> void qsort(void\* base, //指向了需要排序的数组的第一个元素
> 
> size\_t num, //排序的元素个数
> 
> size\_t size,//一个元素的大小，单位是字节
> 
> int (\*cmp)(const void\*, const void\*)//函数指针类型 ，此函数指针指向的函数能够比较base指向数组中的两个元素
> 
> );

int cmp (const void\* p1, const void\* p2);

该函数通过返回值来定义元素的顺序

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:107px;">返回值</td> 
   <td style="width:391px;">意义</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:107px;">&gt;0</td> 
   <td style="width:391px;">p1指向的元素 在p2指向的元素之前</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:107px;">0</td> 
   <td style="width:391px;">p1指向的元素等效于p2指向的元素</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:107px;">&lt;0</td> 
   <td style="width:391px;">p1指向的元素在p2指向的元素之后</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

void\* 的指针是没有具体类型的指针，这类指针可以接受任意类型的地址，但是这类指针不能直接解引用操作，也不能直接进行指针运算。

qsort函数的特点：

1、是快速排序的方法

2、适用于任意类型数据的排序

3、用冒泡排序模拟实现qsort排序

将冒泡排序封装成函数，如上buttle\_sort（），则此函数需传递同类型的参数且参数个数相等：void buttle\_sort(void\* base,rsize\_t num,size\_t size,int(\*cmp)(const void\*,const void\*))，且由于传递的数据类型不确定，则比较的方法和交换数据的方法有所不同，故可以使用函数来封装比较和交换的方法，由于冒泡排序函数buttle\_sort传递的是首元素的地址，

![a9637b09c15e45989e0f0784ee8fe6e1.png][]

若想比较并交换两个元素就需要元素的地址，故比较函数和交换函数传递的参数都为元素地址，![8a060436144e4dcea9726f21ce518eb4.png][]由于传递参数的类型不确定，那么元素的大小也无法确定，int类型的指针通过首元素地址加其所对应下标即为其地址，而void\*类型指针无法直接进行指针运算，需将其类型强制转换，冒泡排序函数buttle\_sort传递size为元素的字节个数，char为最小字节的类型，可以用来比较任意类型的数据，故将（void\*）base强制转化为（char\*）base，故void\*类型的指针可通过(char\*)base + j \* size,(char\*)base+(j+1)\*size来解引用比较相邻元素的大小，故比较函数为cmp((char\*)base + j \* size,(char\*)base+(j+1)\*size)，交换函数为swp((char\*)base + j \* size, (char\*)base + (j + 1) \* size,size)，就有了如下函数的代码

//交换
    void swp(char* butt1, char* butt2,int size)
    {
    	int i = 0;
    	for(i; i < size; i++)
    	{
    		char temp = *butt1;
    		*butt1 = *butt2;
    		*butt2 = temp;
    		butt1++;
    		butt2++;
    	}
    }
    //冒泡排序所有类型数据
    void buttle_sort(void* base,rsize_t num,size_t size,int(*cmp)(const void*,const void*))
    {
    	int i = 0;
    	//趟数，需要n-1趟
    	for (i; i < num - 1; i++)
    	{
    		int j = 0;
    		//每趟比较次数
    		for (j; j < num - 1 - i; j++)
    		{
    			//比较，若按升序排列，cmp返回值需>0
    			if (cmp((char*)base + j * size,(char*)base+(j+1)*size)>0)
    			{
    				//交换
    				swp((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size,size);
    			}
    		}
    	}
    }

比较函数的具体实现因数据类型不同而不同，故比较函数由操。作方即调用函数的一方来书写实现过程。

测试1

> \#include<stdio.h>
> 
> //整型比较  
> int cmp\_int(const void\* p1 ,const void\* p2 )  
> \{  
> return (\*(int\*)p1 - \*(int\*)p2);  
> \}
> 
> void test1()//qsort测试整形数据  
> \{  
> int a\[10\] = \{ 2,1,3,0,5,7,4,9,6,8 \};  
> int num = sizeof(a) / sizeof(a\[0\]);  
> buttle\_sort(a, num, sizeof(a\[0\]), cmp\_int);  
> int i = 0;  
> for (i; i < num; i++)  
> \{  
> printf("%d \\n",a\[i\]);  
> \}  
> \}
> 
> int main()  
> \{  
> test1();  
> return 0;  
> \}

测试结果：

![bb3e9324573d479dbe1c47f169d4206a.png][]

测试2

> \#include<stdio.h>  
> \#include<string.h>
> 
> struct Stu  
> \{  
> char name\[20\];  
> int age;  
> \};
> 
> //结构体通过名字比较  
> int cmp\_struct\_by\_name(const void\* p1, const void\* p2)  
> \{  
> return strcmp((struct Stu\*)p1->name, (struct Stu\*)p2)->name;  
> \}
> 
>   
> void test2()//qsort测试结构体数据  
> \{  
> struct Stu stu\[3\] = \{ \{"zhangsan",20\},\{"lisi",50\},\{"wangwu",15\} \};  
> int num = sizeof(stu) / sizeof(stu\[0\]);  
> buttle\_sort(stu, num, sizeof(stu\[0\]), cmp\_struct\_by\_name);  
> int i = 0;  
> for (i; i < num; i++)  
> \{  
> printf("%s %d\\n", stu\[i\].name, stu\[i\]age);  
> \}  
> \}
> 
> int main()  
> \{  
> test2();  
> return 0;  
> \}

测试结果：

![11dad36133b5414db4fde44527506d18.png][]

测试3

> \#include<stdio.h>
> 
> struct Stu  
> \{  
> char name\[20\];  
> int age;  
> \};
> 
> //结构体通过年龄比较  
> int cmp\_struct\_by\_age(const void\* p1, const void\* p2)  
> \{  
> return ((struct Stu\*)p1)->age - ((struct Stu\*)p2)->age;  
> \}
> 
> void test3()//qsort测试结构体数据  
> \{  
> struct Stu stu\[3\] = \{ \{"zhangsan",20\},\{"lisi",50\},\{"wangwu",15\} \};  
> int num = sizeof(stu) / sizeof(stu\[0\]);  
> buttle\_sort(stu, num, sizeof(stu\[0\]), cmp\_struct\_by\_age);  
> int i = 0;  
> for (i; i < num; i++)  
> \{  
> printf("%s %d\\n",stu\[i\].name,stu\[i\]age);  
> \}  
> \}  
> int main()  
> \{  
> test3();  
> return 0;  
> \}

测试结果：

![7d1c3d06abd2496ea32cabbc34caceb9.png][]

[82b85ab90e974a16b7d1540e7ae37e74.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/cf7b754b930f40a9a5fe38e4fbb2f77e.png
[a9637b09c15e45989e0f0784ee8fe6e1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/36a34d56d48345fa951ee81b0aa68379.png
[8a060436144e4dcea9726f21ce518eb4.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/61917dbdb5854a739e2cc76170562c06.png
[bb3e9324573d479dbe1c47f169d4206a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/652956693bac4635b4ffd2ecb6262b91.png
[11dad36133b5414db4fde44527506d18.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/a341bd35d6dd47b485a439d739f4c910.png
[7d1c3d06abd2496ea32cabbc34caceb9.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/971a57f32b4d4b699ec5e6733ca8d899.png