C标准库的两大神器：快速排序qsort和二分查找bsearch

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快速排序

stdlib.h中的排序函数为

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

其中，

• base为指向数组第一个元素的指针
• nitems为待排序数组中元素个数
• size为数组中每个元素的字节数
• compar是个函数指针，为用于比较两个元素的函数，

其中，用于比较元素的compar符合我们的直觉，可定义为

int cmpInt (const void * a, const void * b);

当其返回值大于0时，表示a>b，等于0时，表示a=b，小于0时表示a<b。

这种函数指针出现在C语言标准库中感觉还是很炫酷的，连带着让qsort也显得高级感十足，下面举个例子来测试一下

//sortList.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

//用于比较的函数
int cmpInt (const void * a, const void * b){
   return (*(int*)a - *(int*)b);
}

void printList(int *lst, int N){
   for(int n = 0 ; n < N; n++ )
      printf("%d ", lst[n]);
    printf("\n");
}

int main(){
    int N = 8;
    int lst[N];
    for(int i=0; i<N; i++)
        lst[i] = rand();
    printf("the original list: ");
    printList(lst, N);
    
    qsort(lst, N, sizeof(int), cmpInt);
    printf("the qSorted list: ");
    printList(lst, N);
    
    return 0;
}

输出结果为

>gcc sortList.c
>a.exe
the original list: 41 18467 6334 26500 19169 15724 11478 29358
the qSorted list: 41 6334 11478 15724 18467 19169 26500 29358

二分查找

所谓二分查找，前提是有一个有序数组。假设这个数组是升序数组，那么先将这个数组从中间分开，变成两份，此之谓二分。然后用中间值和待查元素比较，如果中间值大于待查元素，那么就舍弃大份，用小份和待查元素继续二分查找，知道分完或者找到待查元素。

stdlib.h中的二分查找函数为

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

其中，

• key指向要查找的元素
• base指向被查数组的第一个对象
• nitems为数组中元素个数
• size为数组中每个元素的字节数
• compar用来比较两个元素的函数，和qsort中相似。

如果key在base数组中，则返回数组中等于key的值的指针，否则返回NULL。

举个例子

//searchList.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

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

void printPos(int* lst, int* pos, int key){
    if(pos == NULL)
        printf("%d is not in lst\n", key);
    else
        printf("Found %d at %d\n", *pos, pos-lst);
}

int main(){
    size_t N = 6;
    int lst[N];
    for(int i=0; i<N; i++)
        lst[i] = rand();
    int *p;

    //对乱序lst中的值进行查找
    printf("----search from unsorted values-----\n");
    for(int i = 0; i<N; i++){
	   p = (int*)bsearch(lst+i, lst, N, sizeof(int), cmpInt);
	   printPos(lst, p, lst[i]);
    }

    //对排序后的list进行查找
    printf("---------search from sorted values---------\n");
    qsort(lst, N, sizeof(int), cmpInt);
    for(int i = 0; i<N; i++){
	   p = (int*)bsearch(lst+i, lst, N, sizeof(int), cmpInt);
	   printPos(lst, p, lst[i]);
    }

    //对不在lst中的值进行查找
    printf("------search rand value ----------\n");
    int rd;
    for(int i = 0; i<3; i++){
        rd = rand();
        p = (int*)bsearch(&rd, lst, N, sizeof(int), cmpInt);
        printPos(lst, p, rd);
    }
   
   return 0;
}

得到其结果为

>gcc test.c
>a.exe
----search from unsorted values-----
Found 41 at 0
18467 is not in lst
Found 6334 at 2
26500 is not in lst
Found 19169 at 4
15724 is not in lst
---------search from sorted values---------
Found 41 at 0
Found 6334 at 1
Found 15724 at 2
Found 18467 at 3
Found 19169 at 4
Found 26500 at 5
------search rand value ----------
11478 is not in lst
29358 is not in lst
26962 is not in lst

必须要注意的一点是，二分查找输入的数组必须是有序的，bsearch只会机械地按照比较函数进行二分，而并没有排序的义务。如果输入是乱序，那么可事先通过qsort进行排序。