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C語言庫函數qsort的使用詳解_C 語言

作者：蔣靈瑜的流水賬 ? 更新時間： 2022-08-05 編程語言

一、回調函數

C語言庫函數中的qsort的是一個回調函數，回調函數就是一個通過函數指針調用的函數。如果把函數的指針（地址）作為參數傳遞給另一個 函數，當這個指針被用來調用其所指向的函數時，我們就說這是回調函數。回調函數不是由該函數的實現方直接調用，而是在特定的事件或條件發生時由另外的一方調用的，用于對該事件或條件進行響應。

二、庫函數qsort

void* base：要排序的數據的起始位置

size_t num：待排序數據的元素個數

size_t width：待排序的數據元素的大小，單位是字節

int(__cdecl*compare)(constvoid*elem1,constvoid*elem2)：把比較函數的地址傳給cmp，e1和e2是要比較的兩個元素的地址。（__cdecl是函數調用約定）

注意：最后一個函數參數是一個函數指針，所以在調用庫函數qsort()的時候，傳的參數是比較函數的地址。

1、e1小于e2，返回值小于0；

2、e1等于e2，返回0；

3、e1大于e2，返回值大于0。

三、使用qsort排序整型數組

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int int_cmp(const void* e1, const void* e2)
{
	return *(int*)e1 - *(int*)e2;//升序排序
}
int main()
{
	int arr[10] = { 9,8,7,6,5,2,4,3,1,0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), int_cmp);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);//打印0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	}
	return 0;
}

庫函數qsort的比較函數是需要自己實現的，并且已經給定了比較函數的兩個形參。因為e1和e2是無類型指針，不能解引用和加減。所以此處使用時需要先將指針類型前置類型轉換為int*，再進行解引用操作。

此處可以加深回調函數的理解：int_cmp是本人來實現的，當程序運行到qsort函數時，由庫函數qsort對int_cmp進行調用。這就是回調函數。

四、使用qsort排序結構體

1、使用qsort排序結構體中的字符成員

先創建一個學生的結構體類型，定義一個結構體類型的學生數組，數組內包含3名學生的信息。通過qsort函數進行排序。在實現str_name_cmp函數時，需要先將e1和e2先強制類型轉換為struct Stu*類型，由于strcmp函數的返回值剛好契合str_name_cmp函數，可以直接使用return將返回值帶回。通過打印可以發現三名同學已經按ASCII碼完成排序。

2、使用qsort排序結構體中的整型成員

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};
int str_age_cmp(const void* e1, const void* e2)
{
	return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
}
int main()
{
	struct Stu s[] = { {"zhangsan",18},{"lisi",17},{"wangwu",22} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), str_age_cmp);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", s[i].age);//輸出17 18 22
	}
	return 0;
}

排序結構體整型成員和排序整型數組、結構體字符成員方式相似。

五、基于冒泡排序的庫函數qsort的模擬實現

1、使用改寫函數排序整型數組

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int int_cmp(const void* e1, const void* e2)//比較函數
{
	return *(int*)e1 - *(int*)e2;//升序排序
}
Swap(char* p1, char* p2, size_t width)
{
	for (int i = 0; i < width; i++)//每個字節交換
	{
		int tmp = *p1;
		*p1 = *p2;
		*p2 = tmp;
		p1++;
		p2++;
	}
}
void qsort_bubble(void* base, size_t sz, size_t width, int(* compare)(const void* e1, const void* e2))
{//基于庫函數qsort進行改寫的冒泡排序
	for (int i = 0; i < sz-1; i++)
	{
		int change = 0;
		for (int j = 1; j < sz - i; j++)
		{
            //交換
			if (compare((char*)base+(j-1)*width , (char*)base+j*width)>0)
			{
				Swap((char*)base + (j - 1) * width, (char*)base + j * width,width);
				change = 1;
			}
		}
		if (change == 0)
			break;
	}
}
int main()
{
	int arr[10] = { 9,8,7,6,5,2,4,3,1,0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort_bubble(arr, sz,sizeof(arr[0]),int_cmp);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

qsort_bubble函數中，采用冒泡排序的比較方式，形參模仿庫函數qsort中的形參。

在函數內部調用compare時(compare是比較函數的地址)，由于外部比較的數據類型不可知，故使用最小內置類型char和數據類型的長度width來表示外部類型所占字節。

2、使用改寫函數排序結構體中的字符成員

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct Stu//定義結構體
{
	char name[20];
	int age;
};
int str_name_cmp(const void* e1, const void* e2)//字符的比較函數
{
	return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);
}
Swap(char* p1, char* p2, size_t width)//交換函數
{
	for (int i = 0; i < width; i++)
	{
		int tmp = *p1;
		*p1 = *p2;
		*p2 = tmp;
		p1++;
		p2++;
	}
}
void qsort_bubble(void* base, size_t sz, size_t width, int(*compare)(const void* e1, const void* e2))
{基于庫函數qsort進行改寫的冒泡排序
	for (int i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int change = 0;
		for (int j = 1; j < sz - i; j++)
		{
			if (compare((char*)base + (j - 1) * width, (char*)base + j * width)>0)
			{
				Swap((char*)base + (j - 1) * width, (char*)base + j * width, width);
				change = 1;
			}
		}
		if (change == 0)
			break;
	}
}
int main()
{
	struct Stu s[] = {{"zhangsan",18},{"lisi",17},{"wangwu",22}};
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), str_name_cmp);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s ", s[i].name);
	}
	return 0;
}

輸出結果lisi wangwu zhangsan，理解方式和上方例子一樣。

3、對庫函數qsort的總結

第一次使用庫函數qsort的時候，肯定會疑惑，為什么e1-e2的返回值大于0時，升序排序；反之降序？

我們在模擬實現的時候，在冒泡排序內部調用compare這個函數地址，傳參時，如果前一個元素的值大于后一個元素，那么傳入比較函數，e1-e2＞0，進行交換，交換完畢后e1<e2，實現了升序排序！

如果要實現降序排序，在比較函數內使用e2-e1即可，意思是后一個元素大于前一個元素，進行交換，交換完畢后e1>e2，實現了降序排序！

六、力扣977#中庫函數qsort的使用

使用pow函數對數組元素逐個平方。由于素組內存在負數，所以平方后數組可能亂序，需要重新排序，這里可以使用庫函數qsort進行排序。

 int compare(const void* elem1,const void* elem2)//比較函數
 {
     return *(int*)elem1-*(int*)elem2;
 }
int* sortedSquares(int* nums, int numsSize, int* returnSize){
    *returnSize=numsSize;
    for(int i=0;i<numsSize;i++)
    {
        nums[i]=pow(nums[i],2);
    }
    qsort(nums,numsSize,sizeof(nums[0]),compare);//庫函數qsort的使用
    return nums;
}

但是平常刷題是還是不建議無腦上qsort，需要根據題目要求合理的選擇排序算法。

原文鏈接：https://blog.csdn.net/gfdxx/article/details/125253231

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