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C Academy · 课时

使用比较器调用 qsort

标准库回调

使用比较器调用 qsort 是 CoddyKit 上的免费 C Academy 课时。 这是第 3 节课，共 4 节。 你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。 这是 C Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 C Academy 课程共包含 4 节课。

标准 qsort

标准库在<stdlib.h>中提供了qsort。它通过使用比较器回调函数，对任意数组类型进行通用排序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int cmp_int(const void *a, const void *b) {
    int x = *(const int *)a;
    int y = *(const int *)b;
    return (x > y) - (x < y);
}

int main(void) {
    int a[] = {3, 1, 2};
    qsort(a, 3, sizeof(int), cmp_int);
    printf("%d %d %d\n", a[0], a[1], a[2]);
    return 0;
}

qsort 的签名

qsort(base, count, size, compare)接收数组起始地址、元素数量、元素大小和比较器。

它之所以通用，是因为它处理原始字节，并使用您提供的比较器。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int cmp(const void *a, const void *b) {
    return *(const int*)a - *(const int*)b;
}

int main(void) {
    int a[] = {9, 4, 7, 1};
    qsort(a, 4, sizeof(int), cmp);
    for (int i = 0; i < 4; i++) printf("%d ", a[i]);
    printf("\n");
    return 0;
}

比较器约定

如果第一个元素应排在第二个元素之前，比较器返回负数；如果两者相等，返回零；如果应排在后面，返回正数。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int cmp(const void *a, const void *b) {
    int x = *(const int*)a, y = *(const int*)b;
    if (x < y) return -1;
    if (x > y) return 1;
    return 0;
}

int main(void) {
    int a[] = {5, 2, 8, 2};
    qsort(a, 4, sizeof(int), cmp);
    for (int i = 0; i < 4; i++) printf("%d ", a[i]);
    printf("\n");
    return 0;
}

转换 void 指针

比较器会为每个元素接收一个const void *。请将它们转换为正确的类型，然后解引用以读取值。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int cmp(const void *a, const void *b) {
    double x = *(const double*)a;
    double y = *(const double*)b;
    return (x > y) - (x < y);
}

int main(void) {
    double d[] = {2.5, 1.1, 3.3};
    qsort(d, 3, sizeof(double), cmp);
    printf("%.1f %.1f %.1f\n", d[0], d[1], d[2]);
    return 0;
}

降序排列

反转比较结果，即可按从大到小的顺序排序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int desc(const void *a, const void *b) {
    int x = *(const int*)a, y = *(const int*)b;
    return (y > x) - (y < x);
}

int main(void) {
    int a[] = {1, 5, 3, 2};
    qsort(a, 4, sizeof(int), desc);
    for (int i = 0; i < 4; i++) printf("%d ", a[i]);
    printf("\n");
    return 0;
}

避免减法溢出

返回x - y可能会在整数较大时溢出。安全写法(x > y) - (x < y)可以避免这一问题。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int safe_cmp(const void *a, const void *b) {
    int x = *(const int*)a, y = *(const int*)b;
    return (x > y) - (x < y);
}

int main(void) {
    int a[] = {100, -100, 0};
    qsort(a, 3, sizeof(int), safe_cmp);
    for (int i = 0; i < 3; i++) printf("%d ", a[i]);
    printf("\n");
    return 0;
}

排序字符串

对于char *数组，每个元素本身都是一个指针，因此应转换为const char * const *，并使用strcmp进行比较。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int cmp_str(const void *a, const void *b) {
    const char *sa = *(const char * const *)a;
    const char *sb = *(const char * const *)b;
    return strcmp(sa, sb);
}

int main(void) {
    const char *w[] = {"pear", "apple", "fig"};
    qsort(w, 3, sizeof(char*), cmp_str);
    for (int i = 0; i < 3; i++) printf("%s ", w[i]);
    printf("\n");
    return 0;
}

排序结构体

qsort 同样可以处理结构体数组。在比较器中比较选定的字段即可。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct { char name; int age; } Person;

int by_age(const void *a, const void *b) {
    int x = ((const Person*)a)->age;
    int y = ((const Person*)b)->age;
    return (x > y) - (x < y);
}

int main(void) {
    Person p[] = {{'C',30},{'A',20},{'B',25}};
    qsort(p, 3, sizeof(Person), by_age);
    for (int i = 0; i < 3; i++) printf("%c:%d ", p[i].name, p[i].age);
    printf("\n");
    return 0;
}

bsearch 使用相同思想

bsearch使用与qsort相同的比较器约定，在有序数组中执行二分搜索。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int cmp(const void *a, const void *b) {
    return (*(const int*)a) - (*(const int*)b);
}

int main(void) {
    int a[] = {1, 3, 5, 7, 9};
    int key = 7;
    int *found = bsearch(&key, a, 5, sizeof(int), cmp);
    printf("found: %d\n", found ? *found : -1);
    return 0;
}

多个排序键

比较器可以先比较主要字段；如果主要字段相同，再比较次要字段。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct { int grade; int id; } Rec;

int cmp(const void *a, const void *b) {
    const Rec *x = a, *y = b;
    if (x->grade != y->grade) return x->grade - y->grade;
    return x->id - y->id;
}

int main(void) {
    Rec r[] = {{90,2},{90,1},{80,3}};
    qsort(r, 3, sizeof(Rec), cmp);
    for (int i = 0; i < 3; i++) printf("%d/%d ", r[i].grade, r[i].id);
    printf("\n");
    return 0;
}

通用排序为何重要

由于qsort将算法与比较逻辑分离，一个经过充分测试的函数就能对任何可比较的数据类型进行排序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int cmp(const void *a, const void *b) {
    char x = *(const char*)a, y = *(const char*)b;
    return (x > y) - (x < y);
}

int main(void) {
    char s[] = "dcba";
    qsort(s, 4, sizeof(char), cmp);
    printf("%s\n", s);
    return 0;
}

快速检查

请检验您对 qsort 比较器的理解。

回顾

您已经学会了使用带比较器的 qsort：

  • qsort(base, count, size, compare)可以以通用方式对任意数组排序。
  • 比较器接收两个const void *，并返回负数、零或正数。
  • 使用(x > y) - (x < y)避免溢出。
  • 相同的比较器约定也适用于bsearch、结构体排序和多键排序。

常见问题解答

「使用比较器调用 qsort」课时是免费的吗？

是的 — 「使用比较器调用 qsort」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 C Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 C Academy 课程共包含 4 节课。

「使用比较器调用 qsort」这节课中我会学到什么？

标准库回调 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 C Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 C Academy 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 C Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。 这是第 3 节课，共 4 节。

「使用比较器调用 qsort」课时需要多长时间？

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 C Academy 课中编写并运行代码吗？

能。每节 C Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

此课程中的所有课时

  1. 声明函数指针
  2. 传递函数
  3. 使用比较器调用 qsort
  4. 函数指针表
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