C语言库函数qsort及bsearch快速排序算法使用解析

Doria ·

更新时间:2024-11-01

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qsort

含义

实现

格局打开

bsearch

qsort

qsrot 就是C语言库函数中的快速排序函数，对数组，结构体都可以实现快速排序，他在头文件<stdlib.h>中使用，声明格式为:

void qsort(void* base, size_t nums, size_t size, int (*compare)(const void *, const void*))

这么烦人一长串的参数各是什么意思呢，base 是指向要排序的数组的第一个元素的指针。nums是由 base 指向的数组中元素的个数。size 是数组中每个元素的大小，以字节为单位。compare 是用来比较两个元素的函数，这个比较函数需要我们自己补全。

含义

void*代表着任意类型的数组，这个数组也就是我们想用来排序的对象数组；size_t 在系统里面被定义成 int 类型的，所以我们可以把 size_t修饰的数默认为一个整数。

为什么要细化出数组大小和元素大小？这和我排序有毛关系？其实这是为了区分不同类型的数组，int 和 char 类型的数组每个元素所占空间就不一样，自然要区别开。

int main()
{
int arr[6] = { 1,4,5,8,2,3};
qsort(arr, 6, sizeof(arr[0]), compare);
}

最后的 compare 函数我是直接将这个元素作为参数传进来，那么问题来了,这个比较函数怎么写？

我们根本不用管那个 *compare 的指针什么鬼，他就相当于告诉你这里在用一个外部函数，我们只要明白整个函数名儿上去就是妥妥的了，这个函数名不一定就叫 compare ，诸君自便。

实现

后面的（const void , const void)自然就是这个函数的参数了，两个 void* 实际运用的时候就看成 a ，b，既然是外部函数我们就要自己动手了,我们的最终目的是为了排序，比较函数就应该实现数组元素大小的比较，本质上说就是在比较 a和b 的大小，而a，b是我数组中任意的两两元素。

那首先要做的就是把这个不知道什么类型的 void 指针变成我们给定的，之前代码中给的是整型数组，这里就要对应变成整型指针，这两个指针指向数组中的两个整数，既然要比较，我们就直接做减法看正负即可，把这两个指针转换成真正的整数后就大功告成了：

int* p = (int*)a;
int* q = (int*)b;
int c = *p;
int d = *q;

成品如下：

#include<stdlib.h>
int compare(const void* a,const void* b)
{
int* p = (int*)a;
int* q = (int*)b;
int c = *p;
int d = *q;
return c - d;
}
int main()
{
int i = 0;
int arr[6] = { 1,4,5,8,2,3 };
qsort(arr, 6, sizeof(arr[0]), compare);
for (i = 0; i < 6; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
return 0;
}

结果如下

结构体的排序也是同理，如下：

#include<stdlib.h>
int compare(const void* a,const void* b)
{
int* p = (int*)a;
int* q = (int*)b;
int c = *p;
int d = *q;
return c - d;
}
int main()
{
int i = 0;
int arr[6] = { 1,4,5,8,2,3 };
qsort(arr, 6, sizeof(arr[0]), compare);
for (i = 0; i < 6; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
return 0;
}

结果就是根据结构体中 a 成员大小来排的：

格局打开

1.上面是实现从小到大排列，要实现从大到小排只需 return d - c 即可。
2.如果是比较浮点数，注意在两个数相差不大时，介于（-1，1），因为现在是整型指针，返回值也是整型，return 回来的就是个 0，造成无意义操作，怎么处理呢？很简单，改成如下即可：

int compare(const void* a,const void* b)
{
int* p = (int*)a;
int* q = (int*)b;
int c = *p;
int d = *q;
if(c - d<0)
{
return -1;
}
else
{
return 1;
}
}

bsearch

bsearch （binary search）也是C语言库函数，功能是执行二分查找，声明定义如下

void *bsearch(const void *key, const void *base, size_t nums, size_t size, int (*compar)(const void *, const void *))

和 qsort 一样是又臭又长，且随我慢慢看，key 是指向要查找的元素的指针，类型转换为 void*，其他的和 qsort 里的是一样的不再赘述。

强调一下，bsearch（）的使用有一个硬性要求，这个数组必须要有顺序性，从大到小或从小到大否则达咩，所以建议和 qsort 配套实验更佳。

这个 key 就是我们的查找目标，void* 代表着一个指针，所以我们在函数里面是不能直接给出的 key 的值，那我们就取他对应的地址就行

int key = 5;
bsearch(&key,arr,6,sizeof(int),compare1);

接下来顺水推舟验证一下：

 judge = (int*) bsearch (&key, values, 5, sizeof (int), cmpfunc);
   if( judge != NULL ) 
   {
      printf("find %d is true\n", *judge);
   }
   else 
   {
      printf("%d can not be found\n", *judge);
   }
   return(0);
}

整个代码如下：

#include<stdlib.h>
int compare(const void* a, const void* b)
{
int* p = (int*)a;
int* q = (int*)b;
int c = *p;
int d = *q;
return c - d;
}
int compare1(const void* key, const void* a)
{
return (*(int*)key-*(int*)a);
}
int main()
{
int* judge;
int arr[6] = { 1,4,5,8,2,3 };
qsort(arr, 6, sizeof(arr[0]), compare);
int key = 5;
judge = (int*)bsearch(&key, arr, 5, sizeof(int), compare1);
if (judge != NULL)
{
printf("find %d is true\n", *judge);
}
else
{
printf("%d can not be found\n", *judge);
}
return(0);
}