C学习:qsort快排函数在二维数组中的灵活应用

引入


在上一篇文章《qsort快排小结》中初步实现了在二维数组中按某列元素的大小来升序排列整个数组,这篇文章根据需求灵活应用qsort快排函数,辅以实例,增进理解。

下面主要围绕以下几个问题讨论:

  • 如何按某列的元素大小来排各行的序?即横向排序各行。
  • 如何按某行的元素大小来排各列的序?即竖向排序各列。
  • 是否可以仅对二维数组某行或某列来进行排序

应用实现


完整测试代码可以先看下最后一节,有个整体印象。然后再回过头看具体应用实现的说明。

前提条件:

  • 设b_arr为2位数组,仅3列;
  • cmp2为比较函数,比较二维数组某两个元素的大小;

问题1:按某列大小来排各行的序

思路:
按某列的元素大小来排各行的序,内部连续存储,qsort实现只是跟据某列元素比较结果,将改行元素从行首开始批量挪固定长度的数据交换。
利用快排的入参中,修改比较函数,由于二维数组存储是连续的,所以可以仅比较某列的元素来实现。

问题1中,qsort函数一直为:qsort(b_arr, 3, 3* sizeof(int), cmp2);
参数解释

  • b_arr为二维数组首地址,
  • 3表示比较元素的个数,
  • 3 * sizeof(int)表示整个元素相关的拷贝空间大小,
    cmp2为比较函数函数指针。

比如我要按第1列的元素大小排序,将各行调整为1列的大小升序排列,那需要整体移动一行的数据,大小即3 * sizeof(int)

修改:

cmp2中, ((int *)a)[0] - ((int *)b)[0]  
//a为某一行的首地址,向后偏移0位,用[0]还有解引用的功能,即取a[i][0]

按第1列排序效果:

修改:

cmp2中, ((int *)a)[1] - ((int *)b)[1]
//a为某一行的首地址,向后偏移1位,即取a[i][1]

按第2列排序效果:

修改:

cmp2中, ((int *)a)[2] - ((int *)b)[2]

按第3列排序效果:

问题2:按某行大小来排各列的序

思路:如果需要按某行的元素来排各列的序,因为在内部存储时不是连续的,最直接的方式是将数组行列互换然后再排序,之后再转回来。
核心实现还是用的问题1的方法,故这里不赘述。

问题3:仅对二维数组某行排序

思路:仅针对二维数组的某行进行升序排序,修改cmp内的比较函数为传入的第一个地址比值不往后偏移,qosrt传参的首地址为某行首地址,即可。

而仅对某列来进行排序,由于存储不连续,qsort只能从首地址开始,按第三个入参n * sizeof(int)这样的大小往后移比值的元素地址,中间连续部分关联空间则批量拷贝。所以也只能先转成行后,排完某行,在行列转换回来,更直接便捷。

仅对第1行排序,修改如下:

cmp2中,   ((int *)a)[0] - ((int *)b)[0]  //直接比较当前传入的二维数组所对应的值
qsort中,  qsort(b_arr, 3, 1 * sizeof(int), cmp2);  
等价于:   qsort(&(b_arr[0][0]), 3, 1 * sizeof(int), cmp2);
//传入第1行第1列首地址, 只比较3个元素,元素相关空间只有1int大小即4byte。

仅对第1行排序效果:

仅对第2行排序,修改如下:

cmp2中,   ((int *)a)[0] - ((int *)b)[0]
qsort中,  qsort(&b_arr[1][0], 3, 1 * sizeof(int), cmp2);
//传入第2行第1列首地址, 只比较3个元素,元素相关空间只有1int大小即4byte。所以只比较第2行开始的3个int数据。

仅对第2行排序效果:

修改:

cmp2中,   ((int *)a)[0] - ((int *)b)[0]
qsort中,  qsort(&b_arr[2][0], 3, 1 * sizeof(int), cmp2);

仅对第3行排序效果:

完整测试代码


要根据需要适当修改i,j和b_arr的大小。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int b_arr[][3] = {
    {
   3, 2, 5},
                   {
   1, 1, 8},
                   {
   6, 2, 9},
                   {
   9, 2, 4} };
                   
int cmp2(const void* a, const void* b) // 2D Matrix
{
   
    return ((int *)a)[2] - ((int *)b)[2];
}

int main()
{
   
    printf("Hello world!\n");
    int i, j;
    for (i = 0; i < 4; i++) {
   
        for (j = 0; j < 3; j++) {
   
            printf("%d ", b_arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }

    qsort(b_arr, 3, 3 * sizeof(int), cmp2);
    printf("After sorted: \n");
    for (i = 0; i < 4; i++) {
   
        for (j = 0; j < 3; j++) {
   
            printf("%d ", b_arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }

    return 0;
}
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