深入理解指针（5）

一、qsort使用举例

（一）qsort函数的引入

qsort是用来排序的库函数，可以直接用来排序数据，底层使用的是快速排序的方式。

qsort的优势在于可以实现任意类型数据的排列。

我们来回顾一下之前学习的冒泡排序：

cpp 复制代码

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
	for (int i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		for (int j = 0; j < sz - i - 1; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				int tem = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = arr[j];
			}
		}
	}
}
void printf_arr(int arr[])
{
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%2d", arr[i]);
	}
}
int main()
{
	int arr[10] = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr,sz);
	printf_arr(arr);
	return 0;
}

很明显，我们写的冒泡排序的自定义函数只能排列整形数据。

如果我们要改造冒泡函数，使它能够实现多种数据的排序应该怎么做呢？

我们可以把不同类型的两个元素比较的方法，封装成函数，然后把函数的地址传给排序函数。

而我们能理解到这里，便触及了qsort函数的运行原理。

（二）介绍qsort函数

cplusplus中对于qsort函数的定义与详解

cpp 复制代码

	void qsort
	( 
		void* base,  //指针，指向的是待排序数组的第一个元素；
		size_t num,  //是base指向的待排序数组的个数；
		size_t size, //base指向的待排序数组的元素大小；
		int(*compar)(const void*, const void*)//函数指针------指向的就是两个元素的比较函数
	);

（三）使用qsort排序整形数据

cpp 复制代码

#include<stdib.h>
int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
	if (*(int*)p1 > *(int*)p2)
		return 1;
	else if (*(int*)p1 == *(int*)p2)
		return 0;
	else 
		return -1;
}

int main()
{
	int arr[] = { 3,4,7,5,8,6,9,1,2,0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%2d", arr[i]);
	}
	return 0;
}

注意到cmp_int 函数有点冗余，我们可以优化代码：

cpp 复制代码

#include<stdib.h>
int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
	return *(int*)p1 - *(int*)p2;
}


int main()
{
	int arr[] = { 3,4,7,5,8,6,9,1,2,0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%2d", arr[i]);
	}
	return 0;
}

值得注意的是，使用qsort函数我们需要包含stdib.h这个头文件。

（四）使用qsort排列结构体数据

1.补充结构体知识

在操作符详解那一篇文章中，我们介绍了结构体，唯独因为没有学习指针留下了结构体的间接访问没讲，现在我们来补充一下。

有时候我们得到的不是一个结构体变量，而是得到了一个指向结构体的指针：

cpp 复制代码

struct Point
{
	int x;
	int y;
};
int main()
{
	struct Point p = { 3,4 };
	struct Point* ptr = &p;
	ptr->x = 10;
	ptr->y = 20;
	printf("x=%d y=%d\n", ptr->x, ptr->y);
	return 0;
}

cpp 复制代码

struct Point
{
	int x;
	int y;
};
int main()
{
	struct Point p = { 3,4 };
	struct Point* ptr = &p;
	(*ptr).x = 10;
	(*ptr).y = 20;
	printf("x=%d y=%d\n", (*ptr).x, (*ptr).y);
	return 0;
}

上述两个代码的运行结果都为这个图，所以我们就可以看出间接访问的使用形式了。

2.排序结构体数据

cpp 复制代码

#include<string.h>
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};

//假设按照年龄来比较
int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
	return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e1)->age;
}

//假设按照名字来比较
//我们就得用到strcmp这个库函数来计较两个字符串的大小
//使用此库函数需要包含头文件string.h
int cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)e1)->name ,((struct Stu*)e1)->name);
}
//按照年龄来排序
void test2()
{
	struct Stu s[] = { {"zhangsan",20},{"lisi",30},{"wangwu",15} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_age);
}

//按照名字来排序
void test3()
{
	struct Stu s[] = { {"zhangsan",20},{"lisi",30},{"wangwu",15} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_name);
}
int main()
{
	test2();
	test3();
	return 0;
}

cplusplus中库函数strcmp的定义与详解

二、qsort函数的模拟实现

在学习qsort函数之后，我们可以尝试使用回调函数，模拟实现qsort函数(采用冒泡排序的方式)。

cpp 复制代码

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
struct Stu {
	int id;
	char name[20];
};

void printf_arr(int arr[], int sz)
{
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%2d", arr[i]);
	}
}
void cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
	return (*(int*)p1 - *(int*)p2);
}
void cmp_int_name(const void* p1, const void* p2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
}
void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
		char tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;
		buf1++;
		buf2++;
	}
}
void bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int(*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{
	for (int i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		for (int j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
			if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width)>0)
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
		}
	}
}
void test1()
{
	int arr[] = { 1,3,2,5,7,6,4,8,0,9 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	printf_arr(arr, sz);
}


void test2()
{
	struct Stu arr[3] = { {"zhangsan",20},{"lisi",35},{"wangwu",18} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int_name);
}

int main()
{
	//写一段代码使用qsort排序整形数据
	test1();
	//写一段代码使用qsort排序结构体数据
	test2();
}

（结构体数据没有打印，所以运行框内没有）