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C 库函数 - qsort() 实现快速排序 ⭐️

C 标准库 - <stdlib.h>

（一）、命名介绍 🍭

• qsort 是 C 标准库（stdlib.h）中提供的一个快速排序函数，用于对数组进行排序。❀
• 它的名字来源于 “Quick Sort”（快速排序），是一种高效的排序算法。❀
• qsort 函数的设计非常通用，可以对任意类型的数组进行排序，只需要用户提供一个比较函数来定义排序规则。❀

（二）、函数声明 🍭

void qsort(void *base, size_t nitems, size_t size, int (*compar)(const void *, const void *));

参数：🎀

• base: 指向待排序数组的第一个元素的指针。
• nitems: 数组中的元素数量。
• size: 数组中每个元素的大小（以字节为单位）。
• compar: 比较函数的指针，该函数用于比较两个元素。比较函数应当返回一个整数，表示比较结果：
  • 小于零：表示第一个元素小于第二个元素。
  • 等于零：表示两个元素相等。
  • 大于零：表示第一个元素大于第二个元素。

返回值：🎀

• 该函数不返回任何值。

举例1： 🎀

#include <stdio.h>  // 引入标准输入输出库，用于使用 printf 等函数
#include <stdlib.h> // 引入标准库，用于使用 qsort 函数// 定义一个包含五个整数的数组
int values[] = { 88, 56, 100, 2, 25 };// 比较函数，用于比较两个整数
int cmpfunc(const void *a, const void *b)
{return (*(int*)a - *(int*)b); // 将 void 指针转换为 int 指针，并返回它们的差值// 如果 a > b，返回正数；a == b，返回 0；a < b，返回负数
}int main()
{int n; // 定义一个整型变量 n，用于循环计数// 输出排序之前的数组内容printf("排序之前的列表：\n");for (n = 0; n < 5; n++) { // 遍历数组 valuesprintf("%d ", values[n]); // 输出数组中的每个元素}// 使用 qsort 函数对数组进行排序qsort(values, 5, sizeof(int), cmpfunc); // 参数说明：// values: 待排序的数组// 5: 数组中的元素个数// sizeof(int): 每个元素的大小（以字节为单位）// cmpfunc: 比较函数的指针// 输出排序之后的数组内容printf("\n排序之后的列表：\n");for (n = 0; n < 5; n++) { // 再次遍历数组 valuesprintf("%d ", values[n]); // 输出排序后的数组中的每个元素}return 0; // 程序正常结束
}

输出结果

排序之前的列表：
88 56 100 2 25 
排序之后的列表：
2 25 56 88 100 

举例2： 🎀

对 整数数组 排序

#include <stdio.h>  // 引入标准输入输出库，用于使用 printf 等函数
#include <stdlib.h> // 引入标准库，用于使用 qsort 函数// 比较函数：用于定义排序规则
int compare(const void *a, const void *b) {return (*(int *)a - *(int *)b); // 将 void 指针转换为 int 指针，并返回它们的差值// 如果 a > b，返回正数；a == b，返回 0；a < b，返回负数// 这样 qsort 会根据返回值进行升序排序
}int main() {int arr[] = {5, 2, 9, 1, 5, 6}; // 定义一个整型数组，包含 6 个元素int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 计算数组的长度（元素个数）// 调用 qsort 排序qsort(arr, n, sizeof(int), compare); // 参数说明：// arr: 待排序的数组// n: 数组中的元素个数// sizeof(int): 每个元素的大小（以字节为单位）// compare: 比较函数的指针// 输出排序后的数组printf("Sorted array: "); // 打印提示信息for (int i = 0; i < n; i++) { // 遍历数组printf("%d ", arr[i]); // 输出数组中的每个元素}printf("\n"); // 打印换行符return 0; // 程序正常结束
}

输出结果

Sorted array: 1 2 5 5 6 9

扩展：降序排序 🎈

如果需要降序排序，可以修改 compare 函数如下：👇🏻

int compare(const void *a, const void *b) {return (*(int *)b - *(int *)a); // 降序排序
}

输出结果

Sorted array: 9 6 5 5 2 1

举例3： 🎀

对 字符串数组 排序

#include <stdio.h>  // 引入标准输入输出库，用于使用 printf 等函数
#include <stdlib.h> // 引入标准库，用于使用 qsort 函数
#include <string.h> // 引入字符串处理库，用于使用 strcmp 函数// 比较函数：按字典序排序字符串
int compareStrings(const void *a, const void *b) {return strcmp(*(const char **)a, *(const char **)b); // 将 void 指针转换为 const char ** 指针，并比较字符串// strcmp 返回值为：// - 如果 a < b，返回负数// - 如果 a == b，返回 0// - 如果 a > b，返回正数// 这样 qsort 会根据返回值按字典序升序排序
}int main() {const char *arr[] = {"apple", "banana", "cherry", "date"}; // 定义一个字符串数组，包含 4 个字符串int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 计算数组的长度（元素个数）// 调用 qsort 排序qsort(arr, n, sizeof(const char *), compareStrings); // 参数说明：// arr: 待排序的数组// n: 数组中的元素个数// sizeof(const char *): 每个元素的大小（以字节为单位）// compareStrings: 比较函数的指针// 输出排序后的数组printf("Sorted array: "); // 打印提示信息for (int i = 0; i < n; i++) { // 遍历数组printf("%s ", arr[i]); // 输出数组中的每个字符串}printf("\n"); // 打印换行符return 0; // 程序正常结束
}

输出结果

Sorted array: apple banana cherry date

扩展：降序排序 🎈

如果需要降序排序，可以修改 compareStrings 函数如下：👇🏻

int compareStrings(const void *a, const void *b) {return strcmp(*(const char **)b, *(const char **)a); // 降序排序
}

输出结果

Sorted array: date cherry banana apple

举例4： 🎀

对 结构体数组 排序

#include <stdio.h>  // 引入标准输入输出库，用于使用 printf 等函数
#include <stdlib.h> // 引入标准库，用于使用 qsort 函数
#include <string.h> // 引入字符串处理库，用于使用字符串相关函数// 定义一个结构体
typedef struct {char name[50]; // 姓名，最大长度为 50 的字符数组int age;       // 年龄，整型
} Person;// 比较函数：按年龄升序排序
int compareByAge(const void *a, const void *b) {return ((Person *)a)->age - ((Person *)b)->age; // 将 void 指针转换为 Person 指针，并比较年龄// 如果 a 的年龄 > b 的年龄，返回正数// 如果 a 的年龄 == b 的年龄，返回 0// 如果 a 的年龄 < b 的年龄，返回负数// 这样 qsort 会根据返回值按年龄升序排序
}int main() {// 定义一个 Person 结构体数组，并初始化数据Person people[] = {{"Alice", 25},   // 第一个人：Alice，年龄 25{"Bob", 20},     // 第二个人：Bob，年龄 20{"Charlie", 30}  // 第三个人：Charlie，年龄 30};int n = sizeof(people) / sizeof(people[0]); // 计算数组的长度（元素个数）// 调用 qsort 排序qsort(people, n, sizeof(Person), compareByAge); // 参数说明：// people: 待排序的数组// n: 数组中的元素个数// sizeof(Person): 每个元素的大小（以字节为单位）// compareByAge: 比较函数的指针// 输出排序后的数组printf("Sorted by age:\n"); // 打印提示信息for (int i = 0; i < n; i++) { // 遍历数组printf("%s: %d\n", people[i].name, people[i].age); // 输出每个人的姓名和年龄}return 0; // 程序正常结束
}

输出结果

Sorted by age:
Bob: 20
Alice: 25
Charlie: 30

扩展：按姓名排序 🎈

如果需要按姓名排序，可以修改 compareByAge 函数如下：

// 比较函数：按姓名升序排序
int compareByName(const void *a, const void *b) {return strcmp(((Person *)a)->name, ((Person *)b)->name); // 使用 strcmp 比较姓名
}

修改后的调用

qsort(people, n, sizeof(Person), compareByName);

输出结果

Sorted by name:
Alice: 25
Bob: 20
Charlie: 30

（三）、总结 🍭

• 1、qsort 是一个通用的排序函数，适用于任意类型的数组。
• 2、通过自定义比较函数，可以实现升序、降序或其他复杂的排序规则。
• 3、使用 qsort 时需要注意数据类型的转换和比较函数的实现。