【C语言】库函数qsort的使用

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一、回调函数

二、库函数qsort

三、使用qsort排序整型数组

四、使用qsort排序结构体

1、使用qsort排序结构体中的字符成员

2、使用qsort排序结构体中的整型成员

五、基于冒泡排序的库函数qsort的模拟实现

1、使用改写函数排序整型数组

2、使用改写函数排序结构体中的字符成员

3、对库函数qsort的总结

六、力扣977#中库函数qsort的使用

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一、回调函数

C语言库函数中的qsort的是一个回调函数，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，我们就说这是回调函数。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。

二、库函数qsort

void* base：要排序的数据的起始位置

size_t num：待排序数据的元素个数

size_t width：待排序的数据元素的大小，单位是字节

int(__cdecl*compare)(constvoid*elem1,constvoid*elem2)：把比较函数的地址传给cmp，e1和e2是要比较的两个元素的地址。（__cdecl是函数调用约定）

注意：最后一个函数参数是一个函数指针，所以在调用库函数qsort()的时候，传的参数是比较函数的地址。

1、e1小于e2，返回值小于0；

2、e1等于e2，返回0；

3、e1大于e2，返回值大于0。

三、使用qsort排序整型数组

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int int_cmp(const void* e1, const void* e2)
{
	return *(int*)e1 - *(int*)e2;//升序排序
}
int main()
{
	int arr[10] = { 9,8,7,6,5,2,4,3,1,0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), int_cmp);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);//打印0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	}
	return 0;
}

库函数qsort的比较函数是需要自己实现的，并且已经给定了比较函数的两个形参。因为e1和e2是无类型指针，不能解引用和作加减。所以此处使用时需要先将指针类型强制类型转换为int*，再进行解引用操作。

此处可以加深回调函数的理解：int_cmp是本人来实现的，当程序运行到qsort函数时，由库函数qsort对int_cmp进行调用。这就是回调函数。

四、使用qsort排序结构体

1、使用qsort排序结构体中的字符成员

先创建一个学生的结构体类型，定义一个结构体类型的学生数组，数组内包含3名学生的信息。通过qsort函数进行排序。在实现str_name_cmp函数时，需要先将e1和e2先强制类型转换为struct Stu*类型，由于strcmp函数的返回值刚好契合str_name_cmp函数，可以直接使用return将返回值带回。通过打印可以发现三名同学已经按ASCII码完成排序。

2、使用qsort排序结构体中的整型成员

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};
int str_age_cmp(const void* e1, const void* e2)
{
	return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
}
int main()
{
	struct Stu s[] = { {"zhangsan",18},{"lisi",17},{"wangwu",22} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), str_age_cmp);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", s[i].age);//输出17 18 22
	}
	return 0;
}

排序结构体整型成员和排序整型数组、结构体字符成员方式相似。

五、基于冒泡排序的库函数qsort的模拟实现

1、使用改写函数排序整型数组

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int int_cmp(const void* e1, const void* e2)//比较函数
{
	return *(int*)e1 - *(int*)e2;//升序排序
}
Swap(char* p1, char* p2, size_t width)
{
	for (int i = 0; i < width; i++)//每个字节交换
	{
		int tmp = *p1;
		*p1 = *p2;
		*p2 = tmp;
		p1++;
		p2++;
	}
}
void qsort_bubble(void* base, size_t sz, size_t width, int(* compare)(const void* e1, const void* e2))
{//基于库函数qsort进行改写的冒泡排序
	for (int i = 0; i < sz-1; i++)
	{
		int change = 0;
		for (int j = 1; j < sz - i; j++)
		{
            //交换
			if (compare((char*)base+(j-1)*width , (char*)base+j*width)>0)
			{
				Swap((char*)base + (j - 1) * width, (char*)base + j * width,width);
				change = 1;
			}
		}
		if (change == 0)
			break;
	}
}
int main()
{
	int arr[10] = { 9,8,7,6,5,2,4,3,1,0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort_bubble(arr, sz,sizeof(arr[0]),int_cmp);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

qsort_bubble函数中，采用冒泡排序的比较方式，形参模仿库函数qsort中的形参。

在函数内部调用compare时(compare是比较函数的地址)，由于外部比较的数据类型不可知，故使用最小内置类型char和数据类型的长度width来表示外部类型所占字节。

2、使用改写函数排序结构体中的字符成员

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct Stu//定义结构体
{
	char name[20];
	int age;
};
int str_name_cmp(const void* e1, const void* e2)//字符的比较函数
{
	return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);
}
Swap(char* p1, char* p2, size_t width)//交换函数
{
	for (int i = 0; i < width; i++)
	{
		int tmp = *p1;
		*p1 = *p2;
		*p2 = tmp;
		p1++;
		p2++;
	}
}
void qsort_bubble(void* base, size_t sz, size_t width, int(*compare)(const void* e1, const void* e2))
{基于库函数qsort进行改写的冒泡排序
	for (int i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int change = 0;
		for (int j = 1; j < sz - i; j++)
		{
			if (compare((char*)base + (j - 1) * width, (char*)base + j * width)>0)
			{
				Swap((char*)base + (j - 1) * width, (char*)base + j * width, width);
				change = 1;
			}
		}
		if (change == 0)
			break;
	}
}
int main()
{
	struct Stu s[] = {
   {"zhangsan",18},{"lisi",17},{"wangwu",22}};
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), str_name_cmp);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s ", s[i].name);
	}
	return 0;
}

输出结果lisi wangwu zhangsan，理解方式和上方例子一样。

3、对库函数qsort的总结

第一次使用库函数qsort的时候，肯定会疑惑，为什么e1-e2的返回值大于0时，升序排序；反之降序？

我们在模拟实现的时候，在冒泡排序内部调用compare这个函数地址，传参时，如果前一个元素的值大于后一个元素，那么传入比较函数，e1-e2＞0，进行交换，交换完毕后e1<e2，实现了升序排序！

如果要实现降序排序，在比较函数内使用e2-e1即可，意思是后一个元素大于前一个元素，进行交换，交换完毕后e1>e2，实现了降序排序！

六、力扣977#中库函数qsort的使用

使用pow函数对数组元素逐个平方。由于素组内存在负数，所以平方后数组可能乱序，需要重新排序，这里可以使用库函数qsort进行排序。

 int compare(const void* elem1,const void* elem2)//比较函数
 {
     return *(int*)elem1-*(int*)elem2;
 }
int* sortedSquares(int* nums, int numsSize, int* returnSize){
    *returnSize=numsSize;
    for(int i=0;i<numsSize;i++)
    {
        nums[i]=pow(nums[i],2);
    }
    qsort(nums,numsSize,sizeof(nums[0]),compare);//库函数qsort的使用
    return nums;
}

但是平常刷题是还是不建议无脑上qsort，需要根据题目要求合理的选择排序算法。