文章目录
- 前言
- :star:qsort函数
- 函数参数
- qsort函数的使用
- :star:模拟实现万冒泡排序
- 函数参数
- 模拟实现b_sort
- 注意点
- :star:模拟实现万能选择排序
- 函数参数
- 模拟实现s_sort
- 最后
前言
我们所熟悉的冒泡排序，选择排序，插入排序，二分排序等都是基于给定的一种类型进行排序，
通用性不强，但是库函数qsort可以对任意类型的数据包括字符串、结构体等进行排序，所以本章内容是了解qsort函数的使用方法和大致思想以及通过模仿qsort函数自己写出万能的排序
⭐️qsort函数
函数参数
现在我们应该清楚几点
- qsort函数有四个参数，第一个参数是待排序数组首元素的地址，因为不清楚具体是什么类型，所以用`void*``接受
- 第2个参数是数组的元素个数，第3个参数是数组元素的字节数
- 第4个参数是一个指向用户自己实现的函数的指针，用户实现的函数需要告诉qsort函数一个数据怎么样才算大于另一个数据
- 用户自己实现的函数形参是两个
void*的指针，在具体比较2个数据时，用户自己知道带比较元素是什么类型的，所以需要对void*的指针进行强制类型转化
qsort函数的使用
qsort排序整形数组
void PrintArr(int* arr, int sz)
{
for (int i = 0; i < sz; i++)
printf("%d ", arr[i]);
printf("\n");
}
//自定义比较2个整形的函数
int CompareInt(const void* e1, const void* e2)
{
return *(int*)e1 - *(int*)e2; //需要对void*类型的指针进行强制转换为需要比较元素的类型，因为void*指针无法解引用
}
int main()
{
int arr[5] = { 5, 4, 3 ,2 ,1 };
qsort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof(arr[0]), CompareInt);
PrintArr(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
return 0;
}
qsort排序结构体数组
typedef struct
{
char name[10];
int age;
}s;
//自定义比较结构体数组元素年龄的函数
int CompareByAge(const void* e1, const void* e2)
{
return ((s*)e1)->age - ((s*)e2)->age;
}
//自定义比较结构体数组元素姓名的函数
int CompareByName(const void* e1, const void* e2)
{
return strcmp(((s*)e1)->name, ((s*)e2)->name);
}
void PrintArrAge(s* stu, int sz)
{
for (int i = 0; i < sz; i++)
printf("%d ", stu[i].age);
printf("\n");
}
void PrintArrName(s* stu, int sz)
{
for (int i = 0; i < sz; i++)
printf("%s ", stu[i].name);
printf("\n");
}
int main()
{
s stu[3] = { {"zhangsan",10 }, {"lisi",20}, {"wangwu", 30} };
qsort(stu, 3, sizeof(stu[0]), CompareByAge);
PrintArrAge(stu, sizeof(stu) / sizeof(stu[0]));
qsort(stu, 3, sizeof(stu[0]), CompareByName);
PrintArrName(stu, sizeof(stu) / sizeof(stu[0]));
return 0;
}
注：在自定义排序函数时，将e1转换为结构体指针需要将e1也用括号括
((s*)e1)起来因为->的优先级较高
⭐️模拟实现万冒泡排序
函数参数
模拟实现b_sort
void swap(char* buf1, char* buf2, size_t width)
{
//因为不知道具体需要交换的数据的类型，所以需要传递第三个参数数据的字节数width
//一个字节一个字节的交换，交换width次后，代表已经将这两个数据交换完成
for (size_t i = 0; i < width; i++)
{
int tmp = *buf1;
*buf1 = *buf2;
*buf2 = tmp;
buf1++;
buf2++;
}
}
void b_sort(void* base, size_t num, size_t width, int (*compare)(const void* e1, const void* e2))
{
for (size_t i = 0; i < num - 1; i++)
//一趟冒泡排序
{
int flag = 1; //flag为1表示数组是有序的
for (size_t j = 0; j < num - 1 - i; j++)
{
//比较数组中两个相邻的元素，因为不知道元素的类型，所以需要调用用户自定义的比较函数
if (compare((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
{
flag = 0;
//交换两个数，保证在前面的数比后面的数更小
swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
}
}
//说明数组已经是有序的
if (flag == 1)
break;
}
}
int CompareInt(const void* e1, const void* e2)
{
return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
int main()
{
int arr[5] = { 5 , 4, 3, 2 ,1 };
b_sort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof(arr[0]), CompareInt);
PrintArr(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
}
注意点
- 想要冒泡排序可以排任何类型数据时，不需要改变冒泡排序的算法，只需要改变比较的原理，以及如何交换两个数，因为开发者在写b_sort时不知道调用者会比较哪些数据类型，所以在编写b_sort时需要将比较方法改成通用的，而这个比较方法需要知道比较数据类型的调用者自己实现
- 在swap函数中，开发者并不知道调用者需要交换的数据类型，所以开发者需要知道调用者交换数据类型的字节数width，这样不管是什么类型，只要将需要交换的两个数据每一个字节数都交换，交换width次，最后的是两个数一定已经交换了
- 在b_sort函数中的compare函数，因为我不知道需要比较的数据的类型，所以不能够知道需要跳过多少字节才到下一个数组元素，因此需要调用这传递参数width来告诉开发者比较下一个元素时要跳过width个字节数，+width跳过width个字节数的前提就是e1，e2必须强转为
char*类型指针
⭐️模拟实现万能选择排序
函数参数
模拟实现s_sort
代码
void swap(char* buf1, char* buf2, size_t width)
{
//因为不知道具体需要交换的数据的类型，所以需要传递第三个参数数据的字节数width
//一个字节一个字节的交换，交换width次后，代表已经将这两个数据交换完成
for (size_t i = 0; i < width; i++)
{
int tmp = *buf1;
*buf1 = *buf2;
*buf2 = tmp;
buf1++;
buf2++;
}
}
void s_sort(void* base, size_t num, size_t width, int (*compare)(const void* e1, const void* e2))
{
//循环n-1次
for (size_t i = 0; i < num - 1; i++)
{
//min指向base[i]
char* min = (char*)base + i * width;
for (size_t j = i + 1; j < num; j++)
{
//min > arr[j]
if (compare(min, (char*)base + j * width) > 0)
{
min = (char*)base + j * width;
}
}
if (min != (char*)base + i * width)
swap((char*)base + i * width, min, width);
}
}
提醒
选择函数的实现也是主要算法没有改变，但是除了比较数据的方法和交换数据的方法改变了，还有min定义为char*类型指针，这样方便后续min直接参加算术运算
最后
个人认为弄清qsort函数的使用原理是很重要的，这种思想我认为值得参考，有兴趣的话可以将其他的排序算法也改写成万能排序
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