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qsort
- 🧨 前言
- ✨一、什么是回调函数？
- 二、qsort函数
- 💖2.1冒泡排序的思想
- 💨2.2qsort函数原型
- 💢2.3qsort函数的整型实例
- 💥2.4qsort函数的结构体类型实例
- 2.4.1对结构体年龄进行排序
- 2.4.2对结构体姓名进行排序
- 💤2.5qsort函数的浮点型实例
- 🎄三、模拟实现qsort函数
- 💦3.1比较函数的写法
- ❤️🩹3.2交换函数的写法
- 💞3.3完整模拟的代码
- 🎀四、总结
🧨 前言
各位友友们，一日不见，如隔三秋，我们又见面了，我又可以给你们分享新的知识了，今天我们讲的小的知识点是回调函数，大的知识点是怎么模拟是实现qsort函数，并且里面的细节。话不多说，我们开始进入正文。
✨一、什么是回调函数？
我们先来看一下它的概念：
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，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。
很显然你们还是不太明白，好我们用例子来解释一下。
我们在上一篇博客种写过计算器这个代码，我们第一种是使用case语句写的
我们看到每个case语句里面有许多重复的语句，那我们能不能把这些相同的代码包装成一个函数呢？？答案是可以的。我们写一个cacl()函数
void cacl()
{
printf( "输入操作数：" );
scanf( "%d %d", &x, &y);
ret = add(x, y);
printf( "ret = %d\n", ret);
}
case 1:
cacl();
break;
我们这样来包装函数，每个case语句来调用这个函数，但是这样的话就写死了，每个case只能实现加法功能，那我们怎么修改呢？？这个时候就要使用回调函数，我们把每个功能的函数传给cacl函数不就行了，用函数指针接收就可以了.
void cacl(int(*p)(int,int))
{
printf( "输入操作数：" );
scanf( "%d %d", &x, &y);
ret = p(x, y);
printf( "ret = %d\n", ret);
}
case 1:
cacl(add);
break;
这样是不是就可以是实现对应的功能了，不会出现写死的情况。而且add的参数是由cacl内部去自动实现传参的，和接下来的qsort函数有关系，我们先不急。那回调函数和qsort函数又什么联系呢？？qsort函数又是干什么呢？跟随我的脚步来看。
二、qsort函数
💖2.1冒泡排序的思想
qsort是一个库函数，用来实现任意数组的排序，我们先来看看我们比较熟悉的一种排序算法–冒泡排序
有没有发现一个问题，我们这个冒泡排序只能实现整型的排序，把想要排的类型给写死了，我们不能排字符型，结构体类型，浮点型等等。所以有的牛人就写了一个可以排任意类型数的一个库函数叫做qsort,让我们具体来看看这个函数是怎么使用的
💨2.2qsort函数原型
我们介绍了qsort里面每一个参数代表着什么，在补充一个小的知识点我们在函数传参的时候，有一个万能的接收类型，那就是空类型，这个类型可以接收任何类型的参数，但是有一个缺点，不能直接进行解引用或者++操作，需要先转换成其他类型才可以操作
我们知道了前三个参数具体是什么了，那第四个参数呢？？他是一个函数指针，指向一个函数，该函数是一个比较函数，这个函数是需要我们使用者自己写的，因为不管是什么排序，都少不了元素的比较，但是每个元素的类型牛人一开始是不知道的，所以把涉及元素的比较想包装成一个函数让使用者自己写，qsort里面的算法思想牛人已经写死，因为和类型的不同没有关系。那我们这个比较函数我们自己应该怎么去写呢？？我们来看看这个函数的原型
我们看到两个参数是指针，所以qsort内部传给这个函数应该是两个比较元素的地址，我先把代码写出来，以整型为例来分析：
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)//整形排序
{
return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
一.我们把两个待比较元素的地址传过来，用void*类型接收，我们想要解引用必须强制类型转换我们需要的类型，这个需要的类型我们使用者肯定发是知道的所以先 （int * )e1进行强制类型转换， 在 *（int * )e1进行解引用得到数据，相减就能比较出谁大谁小。
二.我们来思考，如果返回大于0的数据，说明e1要大于e2,我们来回想刚才介绍的冒泡排序，如果前一个数大于后一个数就交换，那我们是不是就可以说如果我们判断的结果（即为比较函数返回来的结果）大于0，进行交换的话就是排升序，则反之。我们可以先把我们刚才写的冒泡排序当成qsort库函数，假设qsort内部就是冒泡排序的思想实现的，只是把比较两个元素的大小，单独写成了一个函数，根据回调函数的特点，在qsort函数里面调用这个比较函数。
💢2.3qsort函数的整型实例
我们具体来看看怎么使用：
int int_cmp(const void * p1, const void * p2)
{
return (*( int *)p1 - *(int *) p2);
}
void test1()
{
int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
int i = 0;
qsort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof (int), int_cmp);
for (i = 0; i< sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
{
printf( "%d ", arr[i]);
}
printf("\n");
}
int main()
{
test1();
return 0;
}
我们来看结果是怎么样的通过这个例子，我们再来讲结构体数组和浮点型来进行一下排序，
💥2.4qsort函数的结构体类型实例
struct Stu
{
char name[20];
int age;
};
void test2()
{
struct Stu s[3] = { {"zhangsan",20},{"lisi",10},{"wangwu",30} };
int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_age);//对年龄
qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_name);//对名字
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", s[i]);
}
}
我们看到对于结构体我们这个结构体类型有两个元素，所以我们可以对名字进行排序，也可以对年龄进行排序
2.4.1对结构体年龄进行排序
我们需要自己写比较函数
int cmp_age(const void* e1, const void* e2)//对年龄的比较
{
return ((struct Stu*)e1)->age -((struct Stu*)e2)->age;//数字的比较
}
->这个就是访问到结构体里面的元素，也可以写成这样
return ((struct Stu)e1).age- ((struct Stu)e2).age;
我们来看运行结果：应该是10，20，30
我们可以看到按照年龄的升序进行排序的。
2.4.2对结构体姓名进行排序
这个比较函数还是我们自己来写
int cmp_name(const void* e1, const void* e2)//对名字的比较
{
return strcmp(((struct Stu*)e1)->name,((struct Stu*)e2)->name);//字符串的比较
}
这里我们注意这是字符串比较，我们必须使用strcmp进行比较，那strcmp实际是按照对应位进行比较，第一次遇到不同的就比较对应的字符，来表示字符串的大小。这里牛人设计的非常巧妙，把strcmp的返回值和比较函数的返回值一一对应起来了。
我们来看运行结果：应该是：lisi,wangwu,zhangsan
名字也按照升序的方式进行排序了
💤2.5qsort函数的浮点型实例
int cmp_float(const void*e1, const void*e2)//浮点型排序
{
//第一种写法
return ((int)(*(float*)e1 - *(float*)e2));//因为返回是int，要强制类型转换；
//第二种写法
if (*(float*)e1 == *(float*)e2)//解引用的类型要改成float
return 0;
else if (*(float*)e1 > *(float*)e2)
return 1;
else
return -1;
}
void test3()
{
float f[] = { 10.0,9.0,8.0,7.0,6.0,5.0,4.0};
int sz = sizeof(f) / sizeof(f[0]);
qsort(f, sz, sizeof(f[0]), cmp_float);
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%f ",f[i]);
}
}
因为是浮点型的比较，计算出来也为浮点型，所以要强制类型转换成整型在返回出来，我们来看看看运行结果：
我们可以看到也是可以实现的，那我们看到这里有没有觉得牛人很厉害，没关系，我会把你变得更牛人一样的厉害，接下来我就讲怎么自己模拟是实现一个qsort函数。
🎄三、模拟实现qsort函数
我们知道，不管是哪一种排序算法，都是将一些乱序的数排成一组有序的数，那有这么多的排序算法的原因就是每种算法的效率不一样，牛人是使用快排的算法思想，但我们今天不使用快排的算法来模拟是实现，因为还要花好长时间讲快排的思想，所以我们今天就使用冒泡排序的思想来是实现这个函数功能。
我们在文章开头就介绍了冒泡排序，，我们来看图片描述：
💦3.1比较函数的写法
那我们怎么实现比较函数的传参呢？？
首先我们传过去的是两个元素的地址，我们通过指针来往后面走来获取每个元素地址即可。
我们能根据这个图的解释可以把比较函数的参数写成这样：
cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width)
我们类比不管什么类型的参数，这个传参的方式都可以得到两个相邻元素的地址。接下来我们来写交换函数。
❤️🩹3.2交换函数的写法
根据这个图我们来写出下面的代码：
void _swap(void *e1, void *ee2, int width)
{
int i = 0;
for (i = 0; i< width; i++)
{
char tmp = *((char *)e1 + i);
*(( char *)e1 + i) = *((char *) e2 + i);
*(( char *)e2 + i) = tmp;
}
}
//优化后的代码
void Swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < width; i++)
{
char tmp = *buf1;
*buf1 = *buf2;
*buf2 = tmp;
buf1++;
buf2++;
}
}
我们的交换函数就写好了。
💞3.3完整模拟的代码
void Swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < width; i++)
{
char tmp = *buf1;
*buf1 = *buf2;
*buf2 = tmp;
buf1++;
buf2++;
}
}
//实现bubble_sort函数的程序员，他是否知道未来排序的数据类型-不知道
//那程序员也不知道待比较的两个元素的类型，所以函数指针写成void*
void bubble_sort(void* base, int sz, int width, int(*cmp)(void* e1, void* e2))//与上面类似，目的实现上面的函数原理
{
int i = 0;
//趟数
for (i = 0; i < sz - 1; i++)
{
//每一趟比较的对数
int j = 0;
for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
{
//两个元素的比较，怎么传两个元素的地址呢？？
if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
{
Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
}
}
}
}
比较函数的内部还是和之前的写法一模一样的
到此位置我们的my_sort函数就有和qsort一样的功能，可以实现任意类型的排序，读者可以自己下来测试自己模拟的这个my_sort函数，只需要电泳我这个函数就行了，接下来就演示一组：
void Swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < width; i++)
{
char tmp = *buf1;
*buf1 = *buf2;
*buf2 = tmp;
buf1++;
buf2++;
}
}
void my_sort(void* base, int sz, int width, int(*cmp)(void* e1, void* e2))
{
int i = 0;
//趟数
for (i = 0; i < sz - 1; i++)
{
//每一趟比较的对数
int j = 0;
for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
{
//两个元素的比较，怎么传两个元素的地址呢？？
if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
{
Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
}
}
}
}
struct Stu
{
char name[20];
int age;
};
int cmp_age(const void* e1, const void* e2)//对年龄的比较
{
return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;//数字的比较
}
void test4()
{
struct Stu s[3] = { {"zhangsan",20},{"lisi",10},{"wangwu",30} };
int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
my_sort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_age);
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%s %d \n", s[i].name, s[i].age);
}
}
int main()
{
test4();
return 0;
}
我们是对年龄进行排序的，发现结果和我们i想要的一样。
友情解释：在比较函数里面我们的参数加了const,原因是两个数只需要进行比较，内容不会发生变化，防止使用者自己写比较函数的时候修改了你们的数据内容。
🎀四、总结
这篇博客设计的知识点很多，有一个环节不理解的话，就不太容易把这个思路顺清楚，所以还希望读者可以自己下来把这块硬骨头啃下来，好好消化一下，今天博主就先分享到这里了，我们下期再见。
