### qsort 在 C 语言中的应用与理解
#### 概述
`qsort` 是一个在 C 语言标准库 `<stdlib.h>` 中定义的函数，用于对数组进行快速排序。它是一个非常强大的工具，可以用来对多种数据类型进行排序，包括基本数据类型如 `int`, `char`, `double` 以及复杂数据类型如结构体等。
#### 基本用法
`qsort` 的原型为：
```c
void qsort(void *base, size_t num, size_t width, int (*compare)(const void *, const void *));
```
- `base`：指向待排序数组的指针。
- `num`：数组元素的个数。
- `width`：每个元素的字节大小。
- `compare`：比较函数指针，用于定义排序规则。
#### 示例详解
##### 整型数组排序
对于整型数组的排序，示例代码如下：
```c
int num[100];
int cmp(const void *a, const void *b) {
return *(int *)a - *(int *)b;
}
qsort(num, 100, sizeof(num[0]), cmp);
```
这段代码将 `num` 数组按升序排序。
##### 字符型数组排序
对于字符型数组，排序方式类似：
```c
char word[100];
int cmp(const void *a, const void *b) {
return *(char *)a - *(char *)b;
}
qsort(word, 100, sizeof(word[0]), cmp);
```
此段代码将 `word` 数组按字符的 ASCII 值排序。
##### 浮点型数组排序
对于浮点型数组，排序逻辑略有不同，通常使用比较函数返回 1 或 -1 来表示大小关系：
```c
double in[100];
int cmp(const void *a, const void *b) {
return *(double *)a > *(double *)b ? 1 : -1;
}
qsort(in, 100, sizeof(in[0]), cmp);
```
这里将 `in` 数组按降序排序。
##### 结构体排序
###### 单级排序
假设有一个结构体，需要根据其成员 `data` 进行排序：
```c
struct In { double data; int other; } s[100];
int cmp(const void *a, const void *b) {
return (*(In *)a).data > (*(In *)b).data ? 1 : -1;
}
qsort(s, 100, sizeof(s[0]), cmp);
```
此代码将 `s` 数组按 `data` 成员降序排列。
###### 多级排序
当结构体包含多个成员时，可以根据多个条件进行排序：
```c
struct In { int x; int y; } s[100];
int cmp(const void *a, const void *b) {
struct In *c = (In *)a;
struct In *d = (In *)b;
if (c->x != d->x)
return c->x - d->x;
else
return d->y - c->y;
}
qsort(s, 100, sizeof(s[0]), cmp);
```
这里先按 `x` 成员升序排序，相同则按 `y` 成员降序排序。
##### 字符串排序
对于结构体中的字符串成员，可以使用 `strcmp` 进行排序：
```c
struct In { int data; char str[100]; } s[100];
int cmp(const void *a, const void *b) {
return strcmp((*(In *)a)->str, (*(In *)b)->str);
}
qsort(s, 100, sizeof(s[0]), cmp);
```
此段代码将 `s` 数组按 `str` 成员升序排序。
#### 自定义比较函数
`qsort` 的强大之处在于可以通过自定义比较函数实现复杂的排序逻辑：
```c
int cmp(const void *a, const void *b) {
struct point *c = (point *)a;
struct point *d = (point *)b;
if (calc(*c, *d, p[1]) < 0)
return 1;
else if (!calc(*c, *d, p[1]) && dis(c->x, c->y, p[1].x, p[1].y) < dis(d->x, d->y, p[1].x, p[1].y))
return 1;
else
return -1;
}
```
这个例子展示了如何根据特定的计算结果进行排序。
#### 总结
通过上述示例可以看出，`qsort` 函数是非常灵活且功能强大的，可以处理各种类型的数据排序需求。只要正确地定义比较函数，就能够实现所需的排序逻辑。无论是基本数据类型还是复杂的结构体，甚至是多级排序，`qsort` 都能够胜任。同时，由于其通用性，它也是学习和实践 C 语言编程技能的一个很好的工具。
