qsort函数详解以及模拟实现
- 一.qsort函数是什么
- 二.具体的使用
- 1.参数4(参数3在模拟实现时解释)
- 2.例子
- 1.排序整形
- 2.排序结构体
- 三.模拟实现qsort
- 1.参数3
- 2.模拟排序
- 1.排整形
- 2.排结构体
一.qsort函数是什么
qsort全称为quick_sort(快速排序),为什么这么称呼呢?因为它实现的内核就是依靠快排来实现的。但与单纯的快排不同的是,它是库函数并且可以排序任意类型的数据(整数,字符,结构体,字符串…)。
接下来再MSDN里详细看看它的全貌
可以看到它的头文件是stdlib.h,并且参数很多接下来会详细解析。
base
第一个参数是base,在MSDN里的解释是Start of target array。也就是目标数组的开始。
第一个参数传目标数组的起始位置。
num
第二个参数是num,在MSDN里的解释是Array size in elements。也就是数组的大小。
第二个参数传数组的大小。
第三个参数是width,在MSDN里的解释是Element size in bytes。也就是每个成员的大小。
第三个参数是每个元素占的字节大小。
第四个参数是一个函数指针指向compare。在MSDN里的解释是Comparison function。也就是比较功能。
第四个参数传一个函数指针,它所指向的函数要具备比较功能。
二.具体的使用
1.参数4(参数3在模拟实现时解释)
关于函数的参数,参数1,2自然不必多说(要排序自然得知道起始位置和数组大小)。对于参数4,如果我们只需要比较整形,我们自然可以只是向上面的冒泡排序一样直接使用大于比较,但如果是一个字符串呢?如果是一个结构体呢?那么我们当然不能简单的用大于小于这些符号来比较,我们需要自己写一个判断规则,这就是参数4的意义。明确判断规则。也是qsort能排序任意类型数据的关键。
详细说明参数4需要的参数
1.e1是你需要比较元素的第一个元素的地址,e2是另一个元素的地址。
2.两个参数的类型都是const void *
3.const是为了防止参数在函数内部被改变
4.void*是无具体类型的指针(下面重点说明一下)
但对于这个函数来说肯定是需要接收不同类型的指针的,各。void*是通用指针。好处是可以接收各种指针,坏处是不能直接解引用,因为连它自己都不知道自己是什么类型。
2.例子
1.排序整形
上面说到void*不能直接解引用,所以需要我们进行强制转换。这样才能够使用。ps:由于参数4是函数指针,所以我们应该传函数地址,函数名就表示函数地址。
这个函数总得有返回值吧,来看看MSDN。
如果第一个元素小于第二个元素,返回一个小于0的数。如果相等则返回0;如果大于,则返回大于0的数。那么我们就按照它的要求书写。
来看看结果。
当然以上是升序,如果想要降序的话直接调个方向就可以了。
2.排序结构体
首先按照年龄排成升序
可以看到确实按照年龄的升序来排列的。
按照名字来排列
名字是字符串不能直接使用减号,需要用到strcmp。它是按照对应位置字符大小来比较的。
我们知道该函数需要返回数字,而恰好strcmp满足这个要求。所以我们只需要直接返回strcmp就可以了(注意头文件是string.h)。
由于l<w<z,所以排序应该是lisi,wangwu,zhangsan,也可以看到确实是这样排序的。
总结:需要排列什么数据取决于参数4所指向的函数如何判断。
三.模拟实现qsort
上文提到qsort是依托快排实现的,但由于快排有些复杂,这里就使用冒泡排序作为内核。(如果还有些不明白的可以看看这篇博客 冒泡排序)
这是一个简易的冒泡排序,它也能够排列数据。但与qsort不同的是,它只能排列整数。所以接下来我要改造它,使它能够排列任意数据。(ps:这里目前不考虑时间,空间,稳定性之类的)。
上文说过,qsort能排列任意数据,关键在于你写的判断函数,也就是参数4。所以我们也应当对冒泡排序的判断条件进行修改。将它封装为一个函数。
既然我们要模拟qsort,那么参数也应当于qsort保持一致。ps:为什么要传这些参数,开头已经说过,但参数3还未说过,接下来讲解为什么要传每个元素的宽度。
1.参数3
1.首先我们第一个参数是void * ,也就是我们根本不知道到底传递的是什么类型,我们需要参数3来确定是哪种类型。
2.方便我们找到每个元素(具体使用请看模拟过程)
2.模拟排序
再次说明参数4是函数指针,它所指向的函数就是我们所写的判断规则,再根据cmp的返回值,如果大于0我们就交换两个数据。接下来的关键是我们如何给cmp传参,也就是我们如何精确的找到这两个元素,然后进行判断。
冒泡排序的内核是相邻两个元素两两进行比较,所以我们com里也应该两两相邻元素进行比较。由于我们根本不知道数据类型,不能使用下标来算,需要用地址来间接寻找,这也体现出了参数3的作用。
接下来是如何交换,由于类型不明,我们肯定不能直接交换。但是无论什么元素它的单位都是字节,那么我们可以一个字节一个字节的交换,写一个交换函数挨个交换它们的字节。
以上就是模拟实现的qsort,任意数据都可以排序,接下来来验证一下。
1.排整形
2.排结构体
按年龄
按名字
总结:由于qsort需要适合各种类型,所以我们传参除了部分明确的外都是void。qsort如何精确的找到两个数依赖于数据的地址。不同类型数据的比较方法是不同的,所以需要我们自己写判断规则。