【C语言】深入理解指针（四）qsort函数的实现

news2024/9/20 10:30:34

指针4

1.回调函数是什么
2.qsort使用举例
3.qsort函数的模拟实现

1.回调函数是什么

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，被调⽤的函数就是回调函数。
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。
上一篇中我们写的计算机的实现的代码中，代码是重复出现的，其中虽然执⾏计算的逻辑是区别的，但是输⼊输出操作是冗余的，有没有办法，简化⼀些呢？

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
    return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
    return a * b;
}
int div(int a, int b)
{
    return a / b;
}
int main()
{
    int x, y;
    int input = 1;
    int ret = 0;
    do
    {       
        printf("*********************\n");
        printf(" 1:add 2:sub \n");
        printf(" 3:mul 4:div \n");
        printf("*********************\n");
        printf("请选择：");
        scanf("%d", &input);
        switch (input)
        {
            case 1:
                printf("输⼊操作数：");
                scanf("%d %d", &x, &y);
                ret = add(x, y);
                printf("ret = %d\n", ret);
                break;
            case 2:
                printf("输⼊操作数：");
                scanf("%d %d", &x, &y);
                ret = sub(x, y);
                printf("ret = %d\n",ret);
                break;
            case 3:
                printf("输⼊操作数：");
                scanf("%d %d", &x, &y);
                ret = mul(x, y);
                printf("ret = %d\n", ret);
                break;
            case 4:
                printf("输⼊操作数：");
                scanf("%d %d", &x, &y);
                ret = div(x, y);
                printf("ret = %d\n", ret);
                break;
            case 0:
                printf("退出程序\n");
                break;
            default:
                printf("选择错误\n");
                break;
        }
    } while (input);
    return 0;
}

我们发现调用的函数都是int (int,int)类型的，我们可以把调⽤的函数的地址以参数的形式传递过去，使⽤这样类型的函数指针接收，函数指针指向什么函数就调⽤什么函数，这⾥其实使⽤的就是回调函数的功能。

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
    return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
    return a * b;
}
int div(int a, int b)
{
    return a / b;
}
void calc(int(*pf)(int, int))
{
    int ret = 0;
    int x, y;
    printf("输⼊操作数：");
    scanf("%d %d", &x, &y);
    ret = pf(x, y);
    printf("ret = %d\n", ret);
}
int main()
{
    int x, y;
    int input = 1;
    int ret = 0;
    do
    {       
        printf("*********************\n");
        printf(" 1:add 2:sub \n");
        printf(" 3:mul 4:div \n");
        printf("*********************\n");
        printf("请选择：");
        scanf("%d", &input);
        switch(input)
        {
            case 1:
                calc(add);
                break;
            case 2:
                calc(sub);
                break;
            case 3:
                calc(mul);
                break;
            case 4:
                calc(div);
                break;
            case 0:
                printf("退出程序\n");
                break;
            default:
                printf("选择错误\n");
                break;
        }
    } while (input);
    return 0;
}

因为上方代码，只有调⽤函数的逻辑是有差异的，我们可以把调⽤的函数的地址以参数的形式
传递过去，使⽤函数指针接收，函数指针指向什么函数就调⽤什么函数，这⾥其实使⽤的就是回调函
数的功能
注意区分这和我们在【C语言篇】深入理解指针3（附转移表源码）中实现的转移表，这里使用的是回调函数，但在转移表中我们使用的是函数指针数组

2.qsort使用举例

默认升序
在这里插入图片描述
quick sort快速排序的思想，冒牌排序是拍整形数据，这个是对任意类型的排序，

1.指向待排序数组第一个元素的指针
2.数组元素个数
3.数组中一个元素的大小，单位是字节
4.函数指针指向函数的地址，指向比较2个元素的函数的指针，它指向的是一个需要两个无类型指针作为参数的函数

qsort函数排序整型数据

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
    //qosrt函数的使⽤者得实现⼀个⽐较函数
    int int_cmp(const void * p1, const void * p2)
{
    return (*( int *)p1 - *(int *) p2);//p1 p2是名字
}
int main()
{
    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);
    //sizeof(int)=sizeof(arr[0])
    for (i = 0; i< sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
    {
        printf( "%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

使用qsort排序结构数据

struct Stu //学⽣
{
    char name[20];//名字
    int age;//年龄
};
//假设按照年龄来⽐较 e1e2一交换就是降序
int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
//强转为结构体指针，找成员，整数比较做差
    return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
}
//strcmp - 是库函数，是专⻔⽤来⽐较两个字符串的⼤⼩的，比较对应位置上字符的ASCII的大小
//假设按照名字来⽐较
int cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
    return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);
}
//按照年龄来排序
void test2()
{
    struct Stu s[] = { {"zhangsan", 20}, {"lisi", 30}, {"wangwu", 15} };
    int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
    qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_age);
}
//按照名字来排序
void test3()
{
    struct Stu s[] = { {"zhangsan", 20}, {"lisi", 30}, {"wangwu", 15} };
    int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
    qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_name);
}
int main()
{
    test2();
    test3();
    return 0;
}

3.qsort函数的模拟实现

qsost底层采用的是快速排序的方法，在这里我们使用更简单的冒泡排序的排序算法来模拟实现qsort函数，这里使用void*的指针，以实现泛型编程，换句话说，使⽤回调函数，模拟实现qsort（采⽤冒泡的⽅式）。

#include <stdio.h>
int int_cmp(const void * p1, const void * p2)
{
	 return (*( int *)p1 - *(int *) p2);
}
void _swap(void *p1, void * p2, int size)
{
 	int i = 0;
 	for (i = 0; i< size; i++)
 	{
 		  //一个一个字节交换
		 char tmp = *((char *)p1 + i);
		 *(( char *)p1 + i) = *((char *) p2 + i);
		 *(( char *)p2 + i) = tmp;
	}
}
void bubble(void *base, int count , int size, int(*cmp )(void *, void *))
{
 		int i = 0;
        int j = 0;
 		for (i = 0; i< count - 1; i++)//趟数
		{
 			for (j = 0; j<count-i-1; j++)//趟数内部比较
			{
 				//都是base，所以强转，size是宽度单位字节，arr首元素的地址传给base
 				//if后面的（是到最后size的
 				if (cmp ((char *) base + j*size , (char *)base + (j + 1)*size) > 0)
				{
 					_swap(( char *)base + j*size, (char *)base + (j + 1)*size, size);
				}
 			}
 		}
}
int main()
{
 	int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
 	int i = 0;
 	bubble(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof (int), int_cmp);//函数名
 	for (i = 0; i< sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
 	{
	printf( "%d ", arr[i]);
 	}
 	printf("\n");
 	return 0;
}