qsort函数的应用以及模拟实现

news2024/11/23 15:10:13

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前言

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🍉本篇简介:>:介绍库函数qsort函数的模拟实现和应用
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目录

  • 前言
  • 一、qsort函数介绍
  • 二、qsort函数的应用
    • 1.整形数组排序
    • 2.浮点型数组排序
    • 3.字符型排序
    • 4.结构体数组排序
  • 三、qsort模拟实现(采用冒泡排序模拟)
    • 第一步:冒泡函数的参数
    • 第二步:比较元素的的方法
    • 第三步:交换函数

一、qsort函数介绍

库函数查询网站(建议使用旧版本查询)

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头文件:<stdlib.h>

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功能介绍:

使用函数确定顺序，对指向的数组的元素进行排序，每个元素的长度以字节为单位。
此函数使用的排序算法通过调用指定的函数(要自己定义元素比较方式函数传给qsort)并将指向元素的指针作为参数来比较元素.
该函数不返回任何值，而是通过按定义重新排序数组元素来修改指向的数组的内容。

参数介绍:

参数1(void* base)要排序的数组首地址
参数2(size_t num)数组中的元素个数。
参数3(size_t size)数组中每个元素的大小（以字节为单位）。
参数4 ( int (compar)(const void,const void*))指向数组中元素比较方式的函数指针

二、qsort函数的应用

1.整形数组排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//注意,由于qsort排序时,并不知道要排序的元素是何种类型,
//所以自定义比较函数的参数都暂时是void*要强制类型转化为对应类型才可以使用.
int int_sort(const void* e1, const void* e2)//自定义整形元素比较方式函数
{
	return  *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
int main()
{
	int arr1[10] = { 4,6,1,7,8,2,9,10,3,5 };
	int sz1 = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);//计算元素个数
	qsort(arr1, sz1, sizeof(arr1[0]), int_sort);//整形排序
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz1; i++)//整形打印
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	return 0;
}

运行结果:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2.浮点型数组排序

//浮点型数组排序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int double_sort(const void* e1, const void* e2)//浮点型比较
{
//注意要强制转化为相对于的类型,然后解引用比较.
	int ret = 0;
	if ((*(double*)e1) - (*(double*)e2) > 0)
	{
		ret = 1;//前面的数比后面大时返回整数
	}
	else ret = -1;//后面数大返回负数;
	return ret;//两个数相等返回0;
}
int main()
{
	double arr2[6] = {3.41, 9.45,	4.78,	3.67,	2.9,	7.36 };
	int sz2 = sizeof(arr2) / sizeof(arr2[0]);//计算数组元素个数
	qsort(arr2, sz2, sizeof(arr2[0]), double_sort);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz2; i++)//浮点型数组打印
	{
		printf("%5.2lf ", arr2[i]);
	}
	return 0;
}

运行结果:

2.90 3.41 3.67 4.78 7.36 9.45

3.字符型排序

//字符型数组排序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int char_sort(const void* e1, const void* e2)//字符型比较
{
	return (*(char*)e1) - (*(char*)e2);
}
int main()
{
	char arr3[10] = { 'd','g','b','a','e','i','h','c','j','f' };
	int sz3 = sizeof(arr3) / sizeof(arr3[0]);//计算元素个数
	qsort(arr3, sz3, sizeof(arr3[0]), char_sort);
	int i = 0;
		for (i = 0; i < sz3; i++)//字符型打印
	{
		printf("%c ", arr3[i]);
	}
}

运行结果:

a b c d e f g h i j

4.结构体数组排序

strcmp函数用于比较字符串的,它的比较方式是比较字符的ASCII码值,并不是长度,后续在库函数模拟篇会讲到.

//结构体排序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct student//创建结构体类型
{
	char name[15];
	char sex[3];
	int age;
	float stature;
};
typedef struct student sc;//对结构体类型重命名
int sort_age(const void* e1, const void* e2)//按年龄排序
{

	return (((sc*)e1)->age - ((sc*)e2)->age);
}
int sort_name(const void* e1, const void* e2)//按姓名排序
{
	return strcmp(((sc*)e1)->name, ((sc*)e2)->name);
}
int main()
{
		sc arr4[5] = { {"chu jie niu","男",20,1.73f},
				{"xiao wang","男",19,1.68f},
				{"qing niao","女",21,1.59f},
				{"wao shu li","男",16,1.83f},
			{"peng hu wan","男",15,1.81f} };
		int sz4 = sizeof(arr4) / sizeof(arr4[0]);
		//qsort(arr4, sz4, sizeof(arr4[0]), sort_age);
		qsort(arr4, sz4, sizeof(arr4[0]), sort_name);
		int i = 0;
		printf("姓名	    性别   年龄   身高\n");
		for (i = 0; i < sz4; i++)
		{
			printf("%-12s %-5s %-5d %-5.2fm\n", arr4[i].name, arr4[i].sex, arr4[i].age, arr4[i].stature);
		}
		return 0;
}

运行结果:

姓名        性别   年龄   身高
chu jie niu  男    20    1.73 m
peng hu wan  男    15    1.81 m
qing niao    女    21    1.59 m
wao shu li   男    16    1.83 m
xiao wang    男    19    1.68 m

三、qsort模拟实现(采用冒泡排序模拟)

复习一下冒泡排序吧!

void bubble_sort(int* arr, int sz)//冒泡排序
{
	int i = 0, j = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		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;
			}
		}
	}
}
int main()
{
	int arr[10] = { 4,7,1,8,2,3,9,10,5,6 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//计算元素个数
	bubble_sort(arr, sz);
	for (int i = 0; i < sz; i++)//数组打印
	{
		printf("%d ",arr[i]);
	}
	return 0;
}

qsort模拟实现(采用冒泡排序模拟实现)

第一步:冒泡函数的参数

首先,要修改的是冒泡排序函数的参数.

void bubble_sort(void * arr, size_t num, size_t width, int (cmp)(const void, const void*))

这四个参数的含义上面介绍qsort参数时有介绍.
需要注意的是,qsort函数事先并不知道要传过来的数组是何种类型,所以先用void*接收.

补充知识:

void*可以接收任何类型的变量,但是并不能直接使用,要强制类型转化为对应类型使用.

第二步:比较元素的的方法

if (arr[j] > arr[j + 1])
语句中的arr[j]和arr[j+1]有两点需要注意.
由于事先不知道类型
1.要先将arr强制类型转化为char*,因为一个字节是类型的最小单位,这时width就发挥作用了.

arr[j]转化为 (char*)arr + j * width

arr[j+1]转化为 (char*)arr + (j + 1) * width

在这里插入图片描述
2.元素的比较方式不再是单一的相减就可以,这里就用到了自定义函数,元素的比较方式函数.

if (cmp((char*)arr + j * width, (char*)arr + (j + 1) * width) > 0)

第三步:交换函数

对于这样只能实现整形的交换方式,肯定是不行的.

int tmp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = tmp;

修改为:用char*类型修改交换

swap(char* e1, char* e2, size_t sz)//交换函数
{
	//由于qsort函数事先不知道要比较的元素是何种类型,所以用最小单位一个字节来交换.
	//sz代表元素的所占字节大小
	int i = 0;
	char p = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		p = *(e1 + i);
		*(e1 + i) = *(e2 + i);
		*(e2 + i) = p;
	}
}

最后展示全部代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct student//创建结构体类型
{
	char name[15];
	char sex[3];
	int age;
	float stature;
};
typedef struct student sc;//对结构体类型重命名
int sort_age(const void* e1, const void* e2)//按年龄排序
{

	return (((sc*)e1)->age - ((sc*)e2)->age);
}
int sort_name(const void* e1, const void* e2)//按姓名排序
{
	return strcmp(((sc*)e1)->name, ((sc*)e2)->name);
}
int int_sort(const void* e1, const void* e2)//整形比较
{
	return  *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
swap(char* e1, char* e2, size_t sz)//交换函数
{
	//由于qsort函数事先不知道要比较的元素是何种类型,所以用最小单位一个字节来交换.
	//sz代表元素的所占字节大小
	int i = 0;
	char p = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		p = *(e1 + i);
		*(e1 + i) = *(e2 + i);
		*(e2 + i) = p;
	}
}
//最后一个参数是函数指针,指向两个元素的比较方法这个函数
void bubble_sort(void * arr, size_t num, size_t width, int (*cmp)(const void*, const void*))
{

	int i = 0, j = 0;
	for (i = 0; i < num-1; i++)
	{
		for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
		{
			if (cmp((char*)arr + j * width, (char*)arr + (j + 1) * width) > 0)
			{
				swap((char*)arr + j * width , (char*)arr + (j + 1) * width,width);
			}
		}
	}
}

int main()
{
	int arr[10] = { 4,7,1,8,2,3,9,10,5,6 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//计算元素个数
	bubble_sort(arr,sz,sizeof(arr[0]),int_sort);
	for (int i = 0; i < sz; i++)//数组打印
	{
		printf("%d ",arr[i]);
	}
	printf("\n");
	sc arr4[5] = { {"chu jie niu","男",20,1.73f},
		{"xiao wang","男",19,1.68f},
		{"qing niao","女",21,1.59f},
		{"wao shu li","男",16,1.83f},
	{"peng hu wan","男",15,1.81f} };
	int sz4 = sizeof(arr4) / sizeof(arr4[0]);
	qsort(arr4, sz4, sizeof(arr4[0]), sort_age);
	//qsort(arr4, sz4, sizeof(arr4[0]), sort_name);
	int i = 0;
	printf("姓名	    性别   年龄   身高\n");
	for (i = 0; i < sz4; i++)
	{
		printf("%-12s %-5s %-5d %-5.2fm\n", arr4[i].name, arr4[i].sex, arr4[i].age, arr4[i].stature);
	}
	return 0;
}

运行结果:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
姓名        性别   年龄   身高
peng hu wan  男    15    1.81 m
wao shu li   男    16    1.83 m
xiao wang    男    19    1.68 m
chu jie niu  男    20    1.73 m
qing niao    女    21    1.59 m

qsort函数用冒泡排序的模拟实现,就讲到这里了,如果文章有错误或者不理解的地方,欢迎私信牛牛,互相交流,互相学习.

最后，如果文章对大家有帮助的话，求一波三连吧！
💗💗💗886
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