一、qsort 函数的前世今生
- 历史背景
qsort函数最早出现在C89 标准（1989 年发布的 ANSI C 标准）中，是 C 标准库<stdlib.h>的核心函数之一。它的设计初衷是为 C 语言提供一个通用、高效的排序接口 —— 由于 C 语言是强类型语言，早期的排序函数往往只能针对特定类型（如整型、字符型），而qsort通过函数指针和void 类型指针的结合，实现了对任意数据类型的排序支持，成为 C 语言泛型编程的经典范例。 - 底层实现
qsort的名字源于 “quick sort”（快速排序），标准并未强制要求其实现必须采用快速排序，但主流编译器（如 GCC、Clang、MSVC）均以快速排序为核心，部分版本会在数据量较小时切换为插入排序（优化快速排序的小数据性能）。其时间复杂度平均为O(nlogn)，最坏情况为O(n2)（可通过随机化基准值优化），空间复杂度为O(logn)（递归栈开销）。 - 标准库依赖
qsort函数声明在<stdlib.h>头文件中，使用时需包含该头文件；若涉及字符串比较（如结构体中字符串成员排序），还需引入<string.h>头文件，使用strcmp等字符串处理函数。
void qsort(void *base, size_t nitems, size_t size, int (*compar)(const void *, const void *));
| base | void* | 指向待排序数组的首地址，void*使其能接收任意类型的数组指针 |
|---|---|---|
| nitems | size_t | 数组中元素的个数，size_t是 C 语言的无符号整数类型（通常为unsigned int） |
| size | size_t | 数组中单个元素的字节大小，需通过sizeof计算 |
| compar | 函数指针 | 自定义比较函数，决定排序规则，返回值需满足：- 负数：第一个参数排在第二个前- 0：两个参数相等- 正数：第一个参数排在第二个后 |
#include <stdio.h> // 标准输入输出库，用于打印结果
#include <stdlib.h> // 包含qsort函数声明，C89标准核心头文件
#include <string.h> // 包含strcmp字符串比较函数，处理姓名排序/*** @brief 定义学生结构体，包含姓名和分数两个成员* @note name采用字符数组存储，避免指针管理的内存问题；score为整型存储成绩*/
typedef struct {char name[20]; // 学生姓名，固定长度20字节int score; // 学生分数，整型
} Student;/*** @brief 比较函数：按学生分数降序排序* @param a 指向第一个学生结构体的void指针* @param b 指向第二个学生结构体的void指针* @return int 分数差值（score2 - score1），实现降序* @note void*需强制转换为Student*才能访问结构体成员，const保证不修改原数据*/
int comStudentScore(const void *a, const void *b) {// 将void*转换为const Student*，避免修改原数据int score1 = ((const Student *)a)->score;int score2 = ((const Student *)b)->score;// 分数降序：返回score2 - score1，大分数排在前return score2 - score1;
}/*** @brief 比较函数：按学生姓名字典序降序排序* @param a 指向第一个学生结构体的void指针* @param b 指向第二个学生结构体的void指针* @return int strcmp的返回值，实现姓名降序* @note strcmp基于ASCII码比较字符串，b在前a在后实现降序*/
int comStudentName(const void *a, const void *b) {// strcmp(b->name, a->name)：交换参数实现字典序降序return strcmp(((const Student *)b)->name, ((const Student *)a)->name);
}/*** @brief 主函数：初始化学生数据，调用qsort实现双维度排序并打印结果* @param argc 命令行参数个数（本文未使用）* @param argv 命令行参数数组（本文未使用）* @return int 程序退出状态码，0表示正常退出*/
int main(int argc, char* argv[]) {// 初始化学生结构体数组，包含4名学生的姓名和分数Student students[] = {{"Alice", 99},{"Bob", 92},{"ChaLi", 81},{"Davi", 77}};// 计算数组元素个数：总字节数 / 单个元素字节数int n = sizeof(students) / sizeof(Student);// 1. 按分数降序排序qsort(students, n, sizeof(Student), comStudentScore);printf("===== 按分数降序排序结果 =====\n");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("姓名：%-6s 分数：%d\n", students[i].name, students[i].score);}printf("\n"); // 换行分隔，优化输出格式// 2. 按姓名字典序降序排序qsort(students, n, sizeof(Student), comStudentName);printf("===== 按姓名降序排序结果 =====\n");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("姓名：%-6s 分数：%d\n", students[i].name, students[i].score);}return 0; // 程序正常退出
}
// 按浮点分数降序排序
int comStudentFloatScore(const void *a, const void *b) {float score1 = ((const Student *)a)->score;float score2 = ((const Student *)b)->score;if (score1 > score2) return -1; // 降序：大值在前else if (score1 < score2) return 1;else return 0;
}
int comStudentMulti(const void *a, const void *b) {const Student *s1 = (const Student *)a;const Student *s2 = (const Student *)b;// 先按分数降序if (s1->score != s2->score) {return s2->score - s1->score;}// 分数相同时按姓名升序return strcmp(s1->name, s2->name);
}