C语言-qosrt函数—秩序大师

1、qsort()的作用

在我们的日常生活中，排序无处不在。想象一下，当你整理书架时，会按照书籍的类别、作者或者大小进行排列，让你的阅读空间更加整洁有序。又比如，在超市的货架上，商品通常也是按照一定的规则进行排序，方便顾客快速找到所需物品。在学校里，老师可能会根据学生的成绩进行排名，以了解学生的学习情况。

而在计算机编程的世界里，同样需要对数据进行高效的排序。这时，qsort 函数就如同一位强大的秩序之师，挺身而出。qsort 函数是 C 语言标准库中的快速排序函数，它能够快速而有效地对各种数据进行排序。无论是简单的整数数组，还是复杂的结构体数组，qsort 函数都能轻松应对。它以其高效的性能和灵活的用法，成为了程序员们在处理数据排序问题时的得力助手。

说了这么多，接下来我们也该来见一见这位秩序大师的庐山真面目了！

2、qsort函数的基本信息

在cplusplus（C语言函数查询网站）上，我们可以看到qsort函数的函数原型

qsort函数是有4个变量的，分别是base，num，size，comper

他们的类型分别是void*；size_t；size_t；int(*)(const void*,const void*);

cplusplus上对这四个变量的解释：（下图为机翻，因此可能会有些不准确）

对上面的参数解释的理解：

base：base中存放的是待排序数组的第一个元素的地址
num：num存放的是base指向的数组的元素个数
size：size是base指向的数组中一个元素的长度（以字节为单位）。
comper：函数指针—指向了一个比较函数，这个比较函数用来比较数组中的两个元素的大小

int(*)(const void* e1,const void* e2)中：

如果e1指向的元素大于e2指向的元素，那么函数返回>0的数字

如果e1指向的元素等于e2指向的元素，那么函数返回0

如果e1指向的元素小于e2指向的元素，那么函数返回<0的数字

3、qsort函数变量的详细介绍

1.void*base

base中存放的是待排序数组的第一个元素的地址

关于base的作用就是为了寻找到待排序的数组的地址，这里为什么使用void*指针呢？

void*指针，可以接收任意类型变量的地址。所以，这里我们使用void*指针来修饰base的目的是为了能够接收任意类型的数组。微软公司在创造这个函数的时候，是不知道使用者将要排序什么类型的数组，所以需要使用void*来修饰。

2.size_t num

num存放的是base指向的数组的元素个数

不管是冒泡排序，还是快速排序，我们都需要知道所要排序的元素个数，这个参数很好理解。

3.size_t size

size：size是base指向的数组中一个元素的长度（以字节为单位）

可能有些人很疑惑，为什么还需要知道数组中一个元素的长度呢？

这是由于base的数据类型是void*

如果我们是int*的话，向后看到的就是整型数组，如果我们是char*的话，向后看到的就是字符数组。但是我们使用的是void*指针，所以我们不知道数组中的元素的具体类型，所以我们需要传递

数组中一个元素的长度，如果排序的是整型的话，一个元素长度是4个字节，如果排序的字符类型的话，一个元素长度是1个字节。

如果没有size参数，给你一个空间，访问十个元素，那么访问一个元素的长度是多大呢？访问十个元素所要占的长度是多少呢？

这就像是在路边询问路线，您需要到达一个地方。有人告诉您向前走十步就能到达，但他们没有说明一步应该走多远。或许他们每步迈的幅度较大，而您迈的幅度较小。因此，当您走了十步之后，可能会发现并没有到达目的地。

我们既需要知道访问多少个元素，也需要知道访问一个元素的长度才能够更加准确的访问空间。

4.int(comper)(const void,const void*)

先来分析一下int(*)(const void*,const void*)

首先，该参数是一个函数指针，它指向一个有两个无类型指针作为参数的函数，并且该函数的返回值是int类型的。

该函数指针的作用是将两个无类型指针指向的参数进行比较，如果参数1小于参数2，返回小于0的整数，如果参数1等于参数2，返回0，如果参数1大于参数2，返回大于0的整数。

comper()函数的作用仅仅是比较两个参数的大小，并且通过返回值来告诉我们比较的结果，但是所比较的两个数是不能修改的。使用const修饰。

注意：使用qsort函数排序默认是升序。

当我们得到的返回值>0的值时，qsort函数将会将这两个数字交换，当得到的返回值<0的值时，qsort函数将不会对其进行交换。

4、使用qsort函数排序整型数组，结构体数组

当我们了解了qsort函数的一些基础知识后，可以使用qsort函数来完成一些数据的排序；

4.1 使用qsort函数来排序整型数组：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
	return *(int*)e1 - *(int*)e2;//通过相减来直接获得返回值的大小
}
void print_arr(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}
void test1()
{
	int arr[10] = { 3,2,5,7,4,9,0,1,8,6 };//所排数组
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//元素个数
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);//qsort函数参数的传递
	print_arr(arr, sz);
}
int main()
{
	test1();
}

return *(int*)e1 - *(int*)e2这里通过相减可以直接获得返回值，如果e1>e2,返回>0的数，如果e1<e2, 返回<0的数，因此，使用qsort函数排序默认为升序，如果想要排逆序，只需要交换e1和e2的位置即可。

4.2 使用qsort函数来排序结构体数组：

//创建结构体变量
struct Stu
{
	char name[20];//人名
	int age;//年龄
};
void test2()
{
	struct Stu s[3] = { {"zhangsan",18},{"lisi",25},{"wangwu",20} };//创建结构体数组
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);//获得数组元素个数
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu);

}
int main()
{
	test2();
}

当开始调用函数cmp_stu来比较结构体数组时，这时候就会产生疑问，该按照什么来比较结构体大小，是按照名字字母顺序来比较？还是按照年龄来比较？

4.2.1 按照年龄来排序结构体数组：

cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
	return (*(struct Stu*)e1).age - (*(struct Stu*)e2).age;
}
//e1.e2分别指向两个结构体对象

(struct Stu*)e1这是将e1的类型强制转换为struct Stu*结构体类型。

完整代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};
cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
	return (*(struct Stu*)e1).age - (*(struct Stu*)e2).age;
}
void test2()
{
	struct Stu s[3] = { {"zhangsan",18},{"lisi",25},{"wangwu",20} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_age);//qsort函数参数的传递
	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		printf("%s,%d\n", s[i].name, s[i].age);
	}
}
int main()
{
	test2();
}

4.2.2 按照姓名来排序结构体数组：

在比较前，我们先了解一个函数strcmp函数，该函数的作用是用来比较字符串的大小

使用格式：strcmp(字符串1,字符串2)

如果字符串1 大于字符串2，返回大于0的数字；

如果字符串1 小于字符串2，返回小于0的数字；

我们知道名字是字符串，所以不能直接使用>比较，因此我们通过strcmp函数来比较大小

strcmp函数的使用需要包含头文件<string.h>

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};
cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
	return strcmp((*(struct Stu*)e1).name , (*(struct Stu*)e2).name);
}
void test2()
{
	struct Stu s[3] = { {"zhangsan",18},{"lisi",25},{"wangwu",20} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_name);//qsort函数参数的传递
	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		printf("%s,%d\n", s[i].name, s[i].age);
	}
}
int main()
{
	test2();
}