[C]qsort的使用和实现

作者： 华丞臧.
专栏：【C语言】
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一、认识qsort

qsort是C语言提供的一个库函数，运用快排实现排序；使用qsort可以对任意的类型进行排序，其函数原型如下：

其个参数的描述如下：

解析：

void qsort (void* base, size_t num, size_t size,int (*compar)(const void*,const void*));
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qsort的参数一共有四个

• void* base 这是一个泛型指针用于接收需要排序的数据的地址
• size_t num 这是一个无符号整型，表示接收的数据的元素个数
• size_t size 这是一个无符号整型，表示接收的数据一个元素的大小

重要的参数：

int (*compar)(const void*,const void*)  //一个函数指针
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这是使用qsort的关键，不难看出这是一个函数指针
指针变量名为compar，指向的函数参数为(const void*,const void*)，指向的函数返回类型为int，compar是qsort用来比较的函数，也就是说使用qsort需要我们写一个函数，这个函数是需要传给qsort用于比较的，函数返回值是有规定的：

//举个栗子
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include 
#include 
#include 
#include 


//假设有一个结构体如下
typedef struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
}S;

//按照name排序
int cmp_by_name(const void* p1, const void* p2)
{
	assert(p1 && p2);
	return strcmp( ((S*)p1)->name, ((S*)p2)->name);
	//strcmp函数的返回值与qsort的要求一样
}

//按照年龄排序
int cmp_by_age(const void* p1, const void* p2)
{
	assert(p1 && p2);
	return ((S*)p1)->age - ((S*)p2)->age;
}

//按照分数排序
int cmp_by_score(const void* elem1, const void* elem2)
{
	if (((S*)elem1)->score - ((S*)elem2)->score > 0)
	{
		return 1;
	}
	else if (((S*)elem1)->score - ((S*)elem2)->score < 0)
	{
		return -1;
	}
	else
	{
		return 0;
	}
}

//打印
void Print(S* ps,int n)
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < n; ++i)
	{
		printf("%s %d %.1f\n", (ps + i)->name, (ps + i)->age, (ps + i)->score);
	}
	printf("\n");

}

int main()
{
	S s[] = { {"zhangsan",20,52.9f},{"lisi",22,60.4f},{"wangwu",18,52.2f} };
	//排序
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	//函数名就是函数的地址
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_by_name);  //按照名字排序
	printf("cmp_by_name:\n");
	Print(s, sz);

	qsort(s, sz, sizeof(S), cmp_by_age);  //按照年龄排序
	printf("cmp_by_age:\n");
	Print(s, sz);

	qsort(s, sz, sizeof(S), cmp_by_score);  //按照分数排序
	printf("cmp_by_score:\n");
	Print(s, sz);
	return 0;
}
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可以看到排序成功。

二、qsort的实现

2.1 冒泡排序

冒泡排序（Bubble Sort）也是一种简单直观的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢"浮"到数列的顶端。

#include 
void bubble_sort(int arr[], int len) 
{
        int i = 0;  
        int j = 0;
        int temp = 0;
        for (i = 0; i < len - 1; i++)
        {
	          for (j = 0; j < len - 1 - i; j++)
	          {
		           if (arr[j] > arr[j + 1]) 
	               {
	                   temp = arr[j];
	                   arr[j] = arr[j + 1];
	                   arr[j + 1] = temp;
	               }
              } 
                      
        }
                
}
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2.2 冒泡排序实现qsort

接下来，在冒泡排序的基础上，如何实现qsort呢？

void Swap(void* p1, void* p2,int size)
{
	while (size--)
	{
	    //交换数据
		char tmp = *(char*)p1;
		*(char*)p1 = *(char*)p2;
		*(char*)p2 = tmp;
		//移动指针位置
		(char*)p1 = (char*)p1 + 1;
		(char*)p2 = (char*)p2 + 1;
	}
}

void bubble_sort(void* base, size_t num, size_t size, int (*cmp)(const void*, const void*))
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	int temp = 0;
	for (i = 0; i < (int)num; i++)
	{
	     for (j = 0; j < (int)(num - 1 - i); j++)
		{
		    //比较
		    if (cmp( ((char*)base + j*size) , ((char*)base + (j + 1) * size)) > 0)
			{
			    //交换
				Swap(((char*)base + j * size), ((char*)base + (j + 1) * size),size);
			}
		}
	}			
}
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可以看到，用冒泡排序实现qsort与冒泡排序的区别就是比较和交换不一样。其中比较是需要使用者提供的；而交换是需要一个字节一个字节进行交换，因为函数本身并不知道会传参时会传什么类型的数据，所以为了保证任何类型都能使用，一个字节一个字节的交换数据是最合理的。
测试：