【C语言】qsort()函数详解：能给万物排序的神奇函数
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一.qsort()函数的基本信息及功能
二.常见的排序算法及冒泡排序
三.逐一解读qsort()函数的参数及其原理
1.void* base
2.size_t num
3.size_t size
4.int (*compar)(const void*,const void*)
四.使用qsort()函数完成整形，结构体的排序（演示）
1.使用qsort()函数完成对一维整形数组的排序：
2.使用qsort()函数完成对结构体的排序：
1>.使用qsort()函数完成对结构体按年龄排序
2>.使用qsort()函数完成对结构体按姓名排序
五.套用冒泡算法，改造并模拟实现qsort()函数
1.bubble_sort()函数定义及参数
2.bubble_sort()函数函数体：
3.bubble_sort()函数中的回调函数Swap():
六.使用bubble_sort()函数完成整形，结构体的排序（演示）
1.使用bubble_sort()函数完成对一维整形数组的排序：
2.使用bubble_sort()函数完成对结构体的排序：
1>.使用bubble_sort()函数完成对结构体按年龄排序
2>.使用bubble_sort()函数完成对结构体按姓名排序
一.qsort()函数的基本信息及功能
我们日常生活中经常能碰到需要给一组数据排序的情况，如将班上同学的身高从大到小排序，将淘宝上的商品价格从低到高排序，将班上的同学姓名按首字母顺序排序......随着科学技术的发展，现在这些工作完全可以交给excel一键完成，那么电脑是根据什么程序完成这些排序的？
接下来我们就来给大家介绍一下C语言库函数中可以“给万物排序”的qsort()函数：
先来看一下qsort()函数（quick sort）在百度百科中的定义：
因此，qsort()函数是一个C语言编译器函数库自带的排序函数，它可以对指定数组（包括字符串，二维数组，结构体等）进行排序。
二.常见的排序算法及冒泡排序
我们熟知的数组排序的算法有很多，如冒泡排序，选择排序，直插排序，希尔排序，并归排序，快速排序等，具体八大算法的实现可以移步这篇博客【数据结构】八大排序算法
了解了这些种类繁多的排序算法后，我们希望能够使用一种较为简单的排序算法来实现qsort函数的功能，来模拟实现同样具有可以排序数组，字符串，结构体功能的排序函数。如，我们可以使用冒泡排序的算法来实现具有排序字符串，二维数组，结构体等功能的bubble_sort()函数。
如果还有不太熟悉冒泡排序的朋友可以移步这篇博客【C语言】冒泡排序详解，里面有关于冒泡算法完全0基础的详解，这里就不多赘述了，我们在这里直接演示一下冒泡排序的用法：
冒泡排序算法演示（以升序为例）：
数组元素初始顺序如下：
int arr[10] = { 3,1,5,9,7,6,4,8,0,2 };
冒泡排序（升序）运行结果：
冒泡排序（升序）完整代码如下：
//冒泡排序
#include
void print(int arr[])
{
int i = 0;
for (i = 0; i (*（Node*）p1).data?1:-1;
}
5.对结构体中字符串进行排序：
struct Node
{
int data;
char str[100];
}s[100];
//按照结构体中字符串str的字典序排序
int comper(const void*p1,const void*p2)
{
return strcmp((*(Node*)p1).str,(*(Node*)p2).str);
}
四.使用qsort()函数完成整形，结构体的排序（演示）
了解了qsort()函数的参数及其原理后，我们来尝试使用它完成一些排序任务，以此来熟悉qsort()函数的使用方法。
1.使用qsort()函数完成对一维整形数组的排序：
要使用qsort()函数，就要先准备好它需要的四个参数，即数组的首地址，数组的长度，数组每个元素的长度，还有比较函数的地址（即函数名）。我们依次准备好这四个参数：
接下来就可以调用qsort()函数查看结果了：
可以看到，qsort()函数成功帮我们将该组整形排列成了升序。该部分完整代码如下：
//使用qsort()函数排序一维数组
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
int compar(const void* p1, const void* p2)
{
return ((*(int*)p1) - (*(int*)p2));
}
int main()
{
int arr[10] = { 3,1,5,9,7,6,4,8,0,2 };
size_t num = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
size_t sz = sizeof(arr[0]);
qsort(arr, num, sz, compar);
int i=0;
for (i = 0; i
2.使用qsort()函数完成对结构体的排序：
要使用qsort()函数排序结构体，我们首先要创建一个结构体变量，如下，我们先创建一个包含人名和年龄的结构体变量：
下面会以这个结构体变量为例，分别实现使用qsort()函数完成对结构体按年龄和按姓名的排序。
1>.使用qsort()函数完成对结构体按年龄排序
我们照例先准备好它需要的四个参数，即结构体的首地址，结构体的长度，结构体每个元素的长度，还有比较函数的地址。我们依次准备好这四个参数：
接下来就可以调用qsort()函数查看结果了：
可以看到，qsort()函数帮助我们将该结构体成功按年龄从小到大重新排序了。该部分完整代码如下：
//使用qsort()函数按年龄排序结构体
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
//创建结构体
struct Stu
{
char name[20];
int age;
};
//compar_按年龄排序
int compar_Stu_age(const void* p1, const void* p2)
{
return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}
int main()
{
struct Stu s[3] = { {"zhangsan",20} ,{"lisi",30},{"wangmazi",25} };
size_t num = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
size_t sz = sizeof(s[0]);
qsort(s, num, sz, compar_Stu_age);
for (int i = 0; i
2>.使用qsort()函数完成对结构体按姓名排序
我们照例先准备好它需要的四个参数，即结构体的首地址，结构体的长度，结构体每个元素的长度，还有比较函数的地址。我们依次准备好这四个参数：
需要特别注意按姓名排序的排序函数，因为按姓名排序本质上是给字符串排序，所以我们借助strcmp()函数来比较两个字符串的大小，并将比较的结果返回给qsort()函数。
有关strcmp()函数的相关信息如下：
接下来就可以调用qsort()函数查看结果了：
可以看到，qsort()函数按照名字顺序（字典序）帮助我们成功排好了结构体的顺序，该部分完整代码如下：
//使用qsort()函数按姓名排序结构体
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
//创建结构体
struct Stu
{
char name[20];
int age;
};
//compar_按姓名排序
int compar_Stu_name(const void* p1, const void* p2)
{
return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
}
int main()
{
struct Stu s[3] = { {"zhangsan",20} ,{"lisi",30},{"wangmazi",25} };
size_t num = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
size_t sz = sizeof(s[0]);
qsort(s, num, sz, compar_Stu_name);
//打印结果
for (int i = 0; i
五.套用冒泡排序算法，改造并模拟实现qsort()函数
通过上面的例子，我们已经能够熟练使用并足够了解qsort()函数了，接下来我们就可以尝试套用冒泡算法来试试实现bubble_sort()函数了：
1.bubble_sort()函数定义及参数
函数参数没什么好说的，因为要模拟实现qsort()函数，因此直接仿照qsort()函数的参数即可：
void bubble_sort(void*base, size_t num,size_t sz,int(*compar)(const void*,const void*))
2.bubble_sort()函数函数体
函数体内部逻辑整体参考冒泡排序，只在一小部分地方有略微的改动。首先因为我们在整个bubble_sort()函数中都不知道base传进的参数到底是什么类型的，因此索性不去纠结数据的类型，干脆将他们统一视为一个字节一个字节的空间来进行比较及交换，因此传入bubble_sort()函数的指针统一强制类型转换成char*类型，以便后续我们一个字节一个字节操作。该部分代码及解析如下：
{
size_t i = 0;
for (i = 0; i 0)
//因为无法确定base到底代表什么类型的指针，因此不如全部当作字符（只占1字节）指针来处理
{
//交换
Swap((char*)base + j * sz, (char*)base + (j + 1) * sz, sz);
//交换思路同样是一个字节一个字节交换
}
}
}
}
3.bubble_sort()函数中的回调函数Swap()
我们把原本冒泡排序中的交换步骤直接重新分装成一个函数，专门用来交换比较后需要交换的两个元素，同样因为我们并不知道该数据的类型，只知道该数据的大小sz，因此我们不如直接将两个sz大小的字节内容逐个一个字节一个字节逐一交换，这样就能保证不论是什么类型的数据，交换完都不会出现差错了。该部分代码如下：
//交换函数
void Swap(char* buf1, char* buf2,int sz)
{
int i = 0;
for (i = 0; i
六.使用bubble_sort()函数完成整形，结构体的排序（演示）
完成了bubble_sort()函数的编写，接下来我们尝试使用它来代替前面的qsort()函数给数组及结构体进行排序：
1.使用bubble_sort()函数完成对一维整形数组的排序
我们像之前使用qsort()那样准备好bubble_sort()所需要的四个参数：
接下来就可以使用bubble_sort()函数查看结果了：
可以看到，bubble_sort()函数按照整形大小帮我们排好了升序。该部分完整代码如下：
//使用冒泡排序排列一维数组
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
void Swap(char* buf1, char* buf2,int sz)
{
int i = 0;
for (i = 0; i 0)
{
Swap((char*)base + j * sz, (char*)base + (j + 1) * sz, sz);
}
}
}
}
int compar(const void* p1, const void* p2)
{
return ((*(int*)p1) - (*(int*)p2));
}
int main()
{
int arr[10] = { 3,1,5,9,7,6,4,8,0,2 };
size_t num = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
size_t sz = sizeof(arr[0]);
bubble_sort(arr, num, sz, compar);
int i = 0;
for (i = 0; i
2.使用bubble_sort()函数完成对结构体的排序
要使用bubble_sort()函数排序结构体，我们首先要创建一个结构体变量，如下，我们先创建一个包含人名和年龄的结构体变量：
下面会以这个结构体变量为例，分别实现使用bubble_sort()函数完成对结构体按年龄和按姓名的排序。
1>.使用bubble_sort()函数完成对结构体按年龄排序
我们照例先准备好它需要的四个参数，即结构体的首地址，结构体的长度，结构体每个元素的长度，还有比较函数的地址。我们依次准备好这四个参数：
接下来就可以调用bubble_sort()函数查看结果了：
可以看到，bubble_sort()函数帮助我们将该结构体成功按年龄从小到大重新排序了。该部分完整代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
//交换函数
void Swap(char* buf1, char* buf2, int sz)
{
int i = 0;
for (i = 0; i 0)
{
Swap((char*)base + j * sz, (char*)base + (j + 1) * sz, sz);
}
}
}
}
struct Stu
{
char name[20];
int age;
};
//compar_按年龄排序
int compar_Stu_age(const void* p1, const void* p2)
{
return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}
int main()
{
struct Stu s[3] = { {"zhangsan",20} ,{"lisi",30},{"wangmazi",25} };
size_t num = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
size_t sz = sizeof(s[0]);
bubble_sort(s, num, sz, compar_Stu_age);
for (int i = 0; i
2>.使用bubble_sort()函数完成对结构体按姓名排序
我们照例先准备好它需要的四个参数，即结构体的首地址，结构体的长度，结构体每个元素的长度，还有比较函数的地址（即函数名）。我们依次准备好这四个参数：
接下来就可以调用bubble_sort()函数查看结果了：
可以看到，bubble_sort()函数按照名字顺序（字典序）帮助我们成功排好了结构体的顺序，该部分完整代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
//交换函数
void Swap(char* buf1, char* buf2, int sz)
{
int i = 0;
for (i = 0; i 0)
{
Swap((char*)base + j * sz, (char*)base + (j + 1) * sz, sz);
}
}
}
}
struct Stu
{
char name[20];
int age;
};
//compar_按姓名排序
int compar_Stu_name(const void* p1, const void* p2)
{
return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
}
int main()
{
struct Stu s[3] = { {"zhangsan",20} ,{"lisi",30},{"wangmazi",25} };
size_t num = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
size_t sz = sizeof(s[0]);
bubble_sort(s, num, sz, compar_Stu_name);
for (int i = 0; i
七.qsort()的核心:快速排序算法
快速排序的思想
快排算法的基本思想是:
- 通过一趟排序将待排数据分割成独立的两部分
- 其中一部分数据的关键字均比另一部分数据的关键字小
- 可分别对这两部分数据继续进行排序,以达到整个序列有序的目的.
具体的快速排序算法是如何实现的,我放在另一篇博客中了,里面不仅有三种实现快排算法的方式,并且包含了如何使用非递归方式实现快排算法,这里有于篇幅有限,就不对赘述了,感兴趣的朋友可以移步这篇博客:
【数据结构】八大排序之快速排序算法https://blog.csdn.net/weixin_72357342/article/details/135059337
总结
以上就是关于qsort()函数及其模拟实现bubble_sort()函数的全部内容，希望能对大家有所帮助或有所启发,欢迎各位大佬在评论区或私信与我交流.
有关更多排序相关知识可以移步:
【数据结构】八大排序算法https://blog.csdn.net/weixin_72357342/article/details/135038495?csdn_share_tail=%7B%22type%22%3A%22blog%22%2C%22rType%22%3A%22article%22%2C%22rId%22%3A%22135038495%22%2C%22source%22%3A%22weixin_72357342%22%7D&fromshare=blogdetail
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