C语言qsort函数的使用详解

一、qsort函数简介

qsort（）函数是C语言库函数中的一种排序算法，其用到的排序思想是快速排序（quicksort）。它的独特之处在于可以排序任意类型的数组元素（整形、浮点型、字符串和结构体类型）。

1.函数原型

void qsort ( void * base, size_t num, size_t size, int ( * comparator ) ( const void *, const void * ) );

2.参数含义

① void * base：待排序数组的首地址。
②size_t num：数组元素的个数。
③size_t size：一个数组元素的大小（所占字节数）。
④int ( * comparator ) ( const void *, const void * )：首先它是一个函数指针，指向的函数是排序函数；其此所包含的两个参数为所比较元素的地址；最后是参数类型为void*的原因是它的独特之处，可以接收任意类型的参数。

3.比较函数详解

以整形排序为例：

int cmp_int( const void * elem1, const void * elem2 )
{return *(int*)elem1-*(int*)elem2;
}

此函数为自定义函数（比较函数），函数的返回值类型为 int 类型，总共有三种情况：< 0：elem1小于elem2；0：elem1等于elem2；> 0：elem1大于elem2。

(const void * elem1, const void * elem2) 

两个参数表示所要比较元素的地址，之所以参数的接收类型为 void* 是因为比较元素的类型是不清楚的，只能以 void* 这个万能桶进行接收；const表示指针所指向元素的值无法更改。`

return *(int*)elem1-*(int*)elem2;

对两个元素指针进行强制类型转化为整型指针，再进行解引用获取比较元素的值，最后将两个元素的差值返回。当然也可以根据比较元素的类型将其强制类型转化。

二、比较函数使用案例

1.整型数组

int cmp_int(const void* elem1, const void* elem2)
{return *(int*)elem1 - *(int*)elem2;
}

2.字符数组

int cmp_char(const void* elem1, const void* elem2)
{return *(char*)elem1 - *(char*)elem2;
}

3.double型数组

int cmp_double(const void* elem1, const void* elem2)
{return *(double*)elem1 > *(double*)elem2 ? 1 : -1;
}

注：此函数返回类型为 int 型，浮点型相减的数字会丢失小数点后的数字从而造成误差。若差值为大于零且小于一，则返回值会被设置为零。

4.字符串

1.按字符串首字母进行排序

int cmp_string(const void* elem1, const void* elem2)
{return *(char*)elem1 - *(char*)elem2;
}

2.按字符串长度进行排序

int cmp_string(const void* elem1, const void* elem2)  
{  return strlen((char * )elem1) > strlen((char * )elem2) ? 1 : -1;  
}

3.按字典进行排序

int cmp_string(const void* elem1, const void* elem2)
{return strcmp((char*)elem1,(char*)elem2);
}

5.结构体

struct Stu
{char name[10];int grade;
} s;

1.一级排序：对所有学生进行名字排序。

int cmp_name(const void* elem1, const void* elem2)
{return strcmp(((Stu*)elem1)->name, ((Stu*)elem2)->name);
}

2.二级排序：若名字相同则按照成绩再进行排序，若有三级排序，以此类推。

int cmp_s(const void* elem1, const void* elem2)
{if ((strcmp(((Stu*)elem1)->name, ((Stu*)elem2)->name))!=0)return strcmp(((Stu*)elem1)->name, ((Stu*)elem2)->name);elsereturn ((Stu*)elem1)->grade - ((Stu*)elem2)->grade;
}

三、qsort函数完整使用案例

1.整型数组

int cmp_int(const void* elem1, const void* elem2)
{return *(int*)elem1 - *(int*)elem2;
}
int main()
{int arr[10] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

2.字符数组

int cmp_char(const void* elem1, const void* elem2)
{return *(char*)elem1 - *(char*)elem2;
}
int main()
{char arr[] = { 'g', 'f', 'e', 'd', 'c', 'b', 'a' };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_char);for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%c ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

3.double型数组

int cmp_double(const void* elem1, const void* elem2)
{return *(double*)elem1 > *(double*)elem2 ? 1 : -1;
}
int main()
{double arr[10] = { 5.32, 9.34, 1.27, 0.28, 0.98, 8.98, 5.69, 4.33, 7.01, 9.90 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_double);for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%f ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

4.字符串

1.按字符串首字母进行排序

int cmp_string(const void* elem1, const void* elem2)
{return *(char*)elem1 - *(char*)elem2; 
}
int main()
{char arr[6][10] = { "grape", "face", "dog", "cat", "black", "apple" };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_string);for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%s ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

2.按字符串长度进行排序

int cmp_string(const void* elem1, const void* elem2)  
{  return strlen((char * )elem1) > strlen((char * )elem2) ? 1 : -1;  
}
int main()
{char arr[6][10] = { "aaa", "aaaaa", "aaaaaaa", "aaaaaa", "aa", "aaaa" };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_string);for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%s ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

3.按字典进行排序

int cmp_string(const void* elem1, const void* elem2)
{return strcmp((char*)elem1,(char*)elem2);
}
int main()
{char arr[6][10] = { "grrfdg","adew","gderfe","abrfggfe","lerf","lmnp" };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_string);for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%s ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

5.结构体

一级排序与字符串的比较类似，直接看二级排序。

typedef struct Stu
{char name[10];int grade;
}Stu;
int cmp_s(const void* elem1, const void* elem2)
{if ((strcmp(((Stu*)elem1)->name, ((Stu*)elem2)->name))!=0)return strcmp(((Stu*)elem1)->name, ((Stu*)elem2)->name);elsereturn ((Stu*)elem1)->grade - ((Stu*)elem2)->grade;
}
int main()
{Stu s[] = { { "zhaoda", 89 }, { "qianer", 100 }, { "sunsan", 101 }, { "lisi", 121 }, { "sunsan", 95 }, {"zhaoda",78} };int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_s);for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%s %d\n", s[i].name,s[i].grade);}return 0;
}