【c语言——指针详解（4）】

news2024/11/23 16:49:50

文章目录

  • 一、回调函数是什么？
  • 二、qsort的使⽤
    • 1、使⽤qsort函数排序整型数据
    • 2、使⽤qsort排序结构数据
  • 三、qsort函数的模拟实现

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一、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。在上一篇文章中，我们实现计算器的第三种代码其实就是运用了回调函数。

//回调函数
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}

int Mul(int x, int y)
{
	return x * y;
}

int Div(int x, int y)
{
	return x / y;
}

void menu()
{
	printf("************************************\n");
	printf("******* 1.Add      2.Sub     *******\n");
	printf("******* 3.Mul      4.Div     *******\n");
	printf("*******       0.exit         *******\n");
	printf("************************************\n");
}

void Calc(int (*pf)(int, int))
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;
	printf("请输入2个数\n");
	scanf("%d %d", &x, &y);
	ret = pf(x, y);
	printf("%d\n", ret);
}

int main()
{
	int input = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			Calc(Add);//Add是地址，传递给函数指针Calc，Calc再去调用函数
			break;
		case 2:
			Calc(Sub);
			break;
		case 3:
			Calc(Mul);
			break;
		case 4:
			Calc(Div);
			break;
		case 0:
			printf("退出计算器\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误，重新选择\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

相似的代码抽象成函数：有了函数指针后，函数的调用，可以使用函数名来调用，也可以使用函数指针来调用。

二、qsort的使⽤

#include<stdlib.h>//qsort函数的头文件
#include<string.h>//strcmp的头文件

qsort是用来排序的库函数，直接用来排序数据
底层使用的是快速排序的方式，qsort函数可以排序任意类型的数据。
排序方式有很多种，例如：
选择排序
插入排序
冒泡排序
快速排序
希尔排序
…

1、使⽤qsort函数排序整型数据

使用qsort函数前，我们先写一个冒泡排序的函数，对一组整型数据进行排序，排序为升序。

void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
	//趟数
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		//一趟内部的两两比较
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
			}
		}
	}
}

void print_arr(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz ; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

int main()
{
	int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
	//排为升序
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz);
	print_arr(arr, sz);
	return 0;
}

像这个函数只能排序整型数据，如果要排序其他类型数据的时候就无能为力了，这时就要用到qsort函数了。
接下来我们看一下qsort函数的原型：


void qsort(void* base, //指针，指向的是待排序的数组的第一个元素
           size_t num, //是base指向的待排序数组的元素个数
           size_t size,//base指向的待排序数组的元素的大小
           int(*compar)(const void*)//函数指针-指向的就是两个元素的比较函数
           )
           
void*类型的指针是无具体类型的指针，它的作用就是接收任何类型的地址。
这种类型的指针不能直接解引用，也不能+-整数的运算

qsort 函数的使用者-明确的知道要排序的是什么数据，这些数据应该如何比较，所以提供两个元素的比较函数

用qsort函数来实现一下冒泡排序：

#include<stdlib.h>//qsort函数的头文件

void print_arr(int arr[], int sz)//打印整数
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz ; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

int cmp_int(const void* p1, const void* p2)//比较函数
{
	/* if (*(int*)p1 > *(int*)p2)//将void*类型的指针p1强制转换为int*类型再解引用，p1和p2就是两个要比较的元素，如9和8
	{
		return 1;
	}
	else if (*(int*)p1 == *(int*)p2)
		return 0;
	else
		return -1; */

	//简化：
		return *(int*)p1 - *(int*)p2;//想要降序就交换这两个数据
}

void test1()
{
	int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);//4个参数
	print_arr(arr, sz);
}

int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

2、使⽤qsort排序结构数据

写一段代码私用qsort排序结构体的数据：

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};

这里的两个结构体元素怎么比较大小？

  1. 按照名字比较-字符串比较–strcmp，strcmp是按照对应着字符串中的字符的ASCII码值比较的
  2. 按照年龄比较-整型比较
#include<stdlib.h>//qsort函数的头文件
#include<string.h>//strcmp的头文件

struct Stu 
{
    char name[20];
    int age;
};

int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2) //按年龄排序
{
    return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age; // 升序  
    // return ((struct Stu*)p2)->age - ((struct Stu*)p1)->age; // 降序  
}

 
int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2) //按名字排序
{
    return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);//强制类型转换为结构体指针
}


void print_stu_arr(struct Stu arr[], int sz) //打印结构体数据
{
    for (int i = 0; i < sz; i++) 
    {
        printf("Name: %s, Age: %d\n", arr[i].name, arr[i].age);
    }
}

void test2() 
{
    struct Stu arr[3] = { {"zhangsan", 20}, {"lisi", 35}, {"wangwu", 18} };
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    //qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);//按年龄排序
    qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);//按名字排序
    print_stu_arr(arr, sz);
}

int main() 
{
    test2();
    return 0;
}

三、qsort函数的模拟实现

可以使⽤回调函数，来模拟实现qsort（采⽤冒泡的⽅式），bubble—sort来模拟实现qsort,。在这之前我们先看一组代码。


void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
	//趟数
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		//一趟内部的两两比较
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
			}
		}
	}
}

上述代码可以用来排序整数数据。
在使用冒泡排序的情况下，假设我要改造这个函数，让他能够排序任意类型的数据，哪些地方需要改造呢？我们知道两个整型元素可以直接使用>比较，但是两个字符串，两个结构体元素是不能使用>比较的。
可以把两个元素比较的方法，封装成函数，然后把函数的地址传给排序函数。

#include<stdlib.h>//qsort函数的头文件
#include<string.h>//strcmp的头文件

void print_arr(int arr[], int sz)//打印
{
    int i = 0;
    for ( i = 0; i < sz; i++) 
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

int cmp_int(const void* p1, const void* p2) //比较函数
{
    return (*(int*)p1 - *(int*)p2); // 升序  
    // return (*(int*)p2 - *(int*)p1); // 降序  
}

void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width) //这是对地址的四个字节（width）一 一交换从而实现整个交换
{
    int i = 0;
    for ( i = 0; i < width; i++) 
    {
        char tmp = *buf1;
        *buf1 = *buf2;
        *buf2 = tmp;
        buf1++;
        buf2++;
    }
}

void bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{
    //趟数
    int i = 0;
    for (i = 0; i < sz - 1; i++)
    {
        //一趟内部的两两比较
        int j = 0;
        for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
        {
            //比较arr[j]和arr[j+1]
            if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)//改变
            {
                //交换两个元素
                Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
            }
        }
    }
}

void test3() 
{
    int arr[] = { 3, 1, 7, 8, 5, 3, 4, 9, 0, 6 };
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
    print_arr(arr, sz);
}

int main() 
{
    test3();
    return 0;
}

在这里插入图片描述

这段代码实现了一个冒泡排序算法，用于对一个整型数组进行排序，并打印排序后的结果。

  • print_arr(int arr[], int sz)：这个函数接受一个整型数组arr和数组的大小sz作为参数，并打印数组中的每个元素。
  • cmp_int(const void* p1, const void* p2)：这是一个比较函数，用于比较两个整型值。它接受两个指向void的指针（任何类型），将它们转换为指向int的指针，并返回两个整数的差值。这个函数的返回值用于确定排序的顺序（升序或降序）。
  • Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width)：这个函数用于交换两个元素的内容。它接受两个指向char的指针（代表元素的起始地址）和一个size_t类型的值width（代表元素的宽度，以字节为单位）。然后，它逐个字节地交换两个元素的内容。注意，对于整型数组来说，这种方法不是最高效的，因为它逐个字节地处理数据，而不是直接交换整个整型值。
  • bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int (cmp)(const void p1, const void* p2))：这是冒泡排序算法的实现。它接受一个指向数组起始位置的指针base、数组的大小sz、元素的宽度width和一个比较函数cmp作为参数。算法通过多次遍历数组，比较并交换相邻的元素，直到数组完全排序。

同样这个模拟实现的冒泡排序算法也能对结构体元素进行比较：

#include<stdlib.h>//qsort函数的头文件
#include<string.h>//strcmp的头文件

struct Stu
{
    char name[20];
    int age;
};

int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2) //按年龄排序
{
    return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age; // 升序  
    // return ((struct Stu*)p2)->age - ((struct Stu*)p1)->age; // 降序  
}


int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2) //按名字排序
{
    return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);//强制类型转换为结构体指针
}


void print_stu_arr(struct Stu arr[], int sz) //打印结构体数据
{
    for (int i = 0; i < sz; i++)
    {
        printf("Name: %s, Age: %d\n", arr[i].name, arr[i].age);
    }
}



void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width) //这是对地址的四个字节（width）一 一交换从而实现整个交换
{
    int i = 0;
    for ( i = 0; i < width; i++) 
    {
        char tmp = *buf1;
        *buf1 = *buf2;
        *buf2 = tmp;
        buf1++;
        buf2++;
    }
}

void bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{
    //趟数
    int i = 0;
    for (i = 0; i < sz - 1; i++)
    {
        //一趟内部的两两比较
        int j = 0;
        for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
        {
            //比较arr[j]和arr[j+1]
            if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)//改变
            {
                //交换两个元素
                Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
            }
        }
    }
}


void test4()
{
    struct Stu arr[3] = { {"zhangsan",20},{"lisi",35},{"wangwu",18} };
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);
    //bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);
    print_stu_arr(arr, sz);
}

int main() 
{
    test4();
    return 0;
}

按名字排序：
在这里插入图片描述

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