C语言学习记录--深入理解指针（5）（qsort的练习）

     这一篇就是关于指针的最后一战了，主要是练习一个叫做  qsort   的C语言库函数

正文开始：

一.什么是qsort函数？

     qsort  就是 quick sort，也就是“快速排序”，意思就是说qsort就是一个排序函数，和之前写的冒泡排序不同，冒泡排序只能排序整型数据，而qsort可以排序任意类型的数据。

注意:使用qosrt需要包含头文件  #include<stdlib.h>

下面是我在cpulspuls 网站截到的图片，用来作qsort的说明：

 可以看到，这个函数的使用需要传递4个参数，分别是：

1.要排序的数组的首元素指针（即数组名）。

2.待排序数组中的元素个数。（可以用  sizeof(arr)/sizeof(arr[0])  ）

3.待排序数组中每个元素的字节大小(即 sizeof(arr[0]  )

4.比较两个元素大小比较的函数的指针（即函数名）

   前面三个参数都很好理解，关键在于第四个，这是一个比较数组中元素大小的函数，根据这个函数的返回值决定元素的相对顺序。

二.qsort的应用

代码格式如下：

#include<stdlib.h>
void compare(const void* p1, const void* p2)
{}
int main()
{int arr[10] = { 9,0,5,7,3,2,4,1,8,6 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), compare);return 0;
}

然后来写函数：

void compare(const void* p1, const void* p2)
{if (*(int*)p1 > *(int*)p2)//因为void*类型不能解引用，所以这里使用（int*）来强制类型转换。{return 1;}else if (*(int*)p1 < *(int*)p2){return -1;   }else{return 0;}
}

返回大于0的数（1）和小于0的数（-1）来比较元素大小，

完整代码效果如下：

#include<stdlib.h>
void compare(const void* p1, const void* p2)
{if (*(int*)p1 > *(int*)p2){return 1;}else if (*(int*)p1 < *(int*)p2){return -1;   }else{return 0;}
}void print(int* arr, int sz)
{int i = 0;for (i = 0;i < sz;i++){printf("%d ", *(arr + i));}printf("\n");
}int main()
{int arr[10] = { 9,0,5,7,3,2,4,1,8,6 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);printf("排序前：");print(arr, sz);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), compare);printf("排序后：");print(arr, sz);return 0;
}

三.qosrt的其他应用举例

1. 字符串排序（按字典序）​

在处理文本数据时，我们经常需要对字符串进行排序，比如将单词按字典序排列。以下是使用qsort函数实现字符串排序的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>// 字符串比较函数（用于qsort）
int compare_strings(const void *a, const void *b) {// 将void指针转换为char**，再解引用得到char*return strcmp(*(const char **)a, *(const char **)b);
}int main() {const char *strings[] = {"banana", "apple", "cherry", "date", "elderberry"};int n = sizeof(strings) / sizeof(strings[0]);// 排序字符串数组qsort(strings, n, sizeof(const char *), compare_strings);// 输出排序结果printf("排序后的字符串：\n");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%s\n", strings[i]);}return 0;
}

运行结果：

2. 结构体排序（按学生成绩降序）​

当需要对自定义结构体数据进行排序时，qsort同样能发挥作用。假设我们有一个学生结构体，包含姓名和成绩信息，现在要按成绩从高到低对学生进行排序，代码如下：​

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>// 定义学生结构体
typedef struct {char name[50];int score;
} Student;// 学生比较函数（按成绩降序）
int compare_students(const void *a, const void *b) {// 将void指针转换为Student*const Student *student_a = (const Student *)a;const Student *student_b = (const Student *)b;// 降序排序：b - areturn student_b->score - student_a->score;
}int main() {Student students[] = {{"Alice", 85},{"Bob", 92},{"Charlie", 78},{"David", 92},{"Eve", 88}};int n = sizeof(students) / sizeof(students[0]);// 排序学生数组qsort(students, n, sizeof(Student), compare_students);// 输出排序结果printf("按成绩降序排列的学生：\n");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%s: %d分\n", students[i].name, students[i].score);}return 0;
}

运行结果:

四.使用冒泡排序的底层逻辑模拟qsort

  当我们学会了冒泡排序后，发现它只能排序整型数据，那么有办法让冒泡排序算法（Bubble_sort）也能够排序任意类型的数据吗？

有的兄弟，有的

接下来就是本篇的重点了，即使用冒泡排序的底层逻辑模拟qsort。

  我这里直接先把代码端上来吧：

#include<stdio.h>
void swap(char* bf1, char* bf2, size_t width)
{int i = 0;char tmp = 0;for (i = 0;i < width;i++){tmp = *bf1;*bf1 = *bf2;*bf2 = tmp;bf1++;bf2++;}
}int cmp(const void* p1, const void* p2)
{return *(int*)p1 - *(int*)p2;
}void print(int arr[10], int sz)
{int i = 0;for (i = 0;i < sz;i++){printf("%d ", *(arr + i));}printf("\n");
}void bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int(*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{int i = 0;for (i = 0;i < sz - 1;i++){int j = 0;for (j = 0;j < sz - 1 - i;j++){//这个函数比较元素大小if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0){//这个函数用来交换元素位置（交换了元素的地址）swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);}}}
}int main()
{int arr[10] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp);print(arr, sz);return 0;
}

这段代码实现了一个通用的冒泡排序算法，它能够对任意类型的数据进行排序，具体功能包括：

1. 内存交换函数：swap函数用于交换两个内存块的内容
2. 比较函数：cmp函数用于定义元素之间的比较规则
3. 打印函数：print函数用于输出排序结果
4. 通用冒泡排序：bubble_sort函数实现核心排序逻辑
5. 主函数：演示如何使用上述功能对整数数组进行排序

我想写更清楚一点儿的解释，可奈何有点力不从心（说白了现在还没有能力用文字把所有代码解释清楚）

主要难点在于这两个地方：

1. 内存交换函数：swap函数用于交换两个内存块的内容
2. 比较函数：cmp函数用于定义元素之间的比较规则

swap函数是实现元素交换的核心：

void swap(char* bf1, char* bf2, size_t width)
{int i = 0;char tmp = 0;for (i = 0; i < width; i++){tmp = *bf1;*bf1 = *bf2;*bf2 = tmp;bf1++;bf2++;}
}

这个函数通过逐字节交换两个内存块的内容来实现元素交换。由于使用了char*指针，每次只能访问一个字节，因此需要循环width次，确保交换整个元素的内容。

比较函数cmp是定义排序规则的关键：

int cmp(const void* p1, const void* p2)
{return *(int*)p1 - *(int*)p2;
}

比较函数的设计遵循以下原则：

• 接受两个const void*类型的参数
• 将参数转换为实际数据类型的指针
• 根据比较结果返回负值、零或正值

其他的点在熟悉C语言指针的情况下是很容易理解的。

OK！指针的内容我也终于学完了，真是一场盛大得知识盛宴啊。

学习过程终归有些枯燥和乏味，但想起来最终目标还很远，所以还是要砥砺前行，感觉把自己说的有点高大上了，算了……一步步来。

指针到此结束，感谢各位的阅读！