LeetCode做題筆記（1）——二維數組及qsort的compar函數寫法詳解

本篇文章是在做LeetCode 題目#524時總結的，主要彌補了二維數組、多個字符串的存儲方法、qsort的使用三方面的知識。

#524. 通過刪除字母匹配到字典里最長單詞

 

題目類型

雙指針

做題總結

1. 關於二維數組的用法

• 二維數組的概念：二維數組和一維數組差不多，只是其數組元素為一維數組，其實a[0]、a[1]...就是一維數組的首地址。要想理解好二維數組的概念，需要理解二維數組的內存模型，以int a[4][3]為例，

  [___|___|___][___|___|___][___|___|___][___|___|___]
  ^            ^            ^            ^               
  a           a+1           a+2          a+3          int **
  a[0]        a[1]          a[2]         a[3]         int *
  a[0][0]     a[1][0]       a[2][0]      a[3][0]      int
  下標與指針的關系和一維數組相同：            
  a[1] = *(a+1)  a[2] = *(a+2) ...                           
  a[1][1] = *(a[1]+1)  a[1][2] = *(a[1]+2) ...         

• 注意，a[0]和數組元素a[0][0]的地址在數值上是相同的，但二者不是相同的地址（指針）類型
• 二維數組的數組名：在int a[3][4]中，數組名a是指向第一個一維數組的指針，(a+1)指向第二個...而a[0] = *(a+0) = *a為第一個一維數組的數組名，a[1] = *(a+1)為第二個一維數組的數組名...
• 如何聲明一個指向整形數組的指針？：int (*p)[4]，這里必須指明你要指向的數組的元素數量，這樣p在運算時才能夠進行正確的偏移，如p++會將地址增加4*sizeof(int)。可以使用指向數組的指針來對二維數組進行操作，如

  int a[3][4];
  int (*p)[4] = a;
  p++;
  ...

  如果想要一個指針來逐個訪問二維數組中的元素，那么可以這樣聲明：int *p = &a[0][0]或int *p = a[0]
• 以多維數組作為函數參數時，對應函數形參怎么聲明？：作為函數參數的多維數組名的傳遞方式和一維數組相同——實際傳遞的是一個指向數組第一個元素的指針。首先看一維數組的數組名作為函數參數的情況：

  int a[10];
  ...
  func1( a );

  這里func1的函數原型可以是以下2種中的任何一種：

  void func1( int *vec );
  void func1( int vec[] );

  再看二維數組的情況：

  int b[4][10]
  ...
  func2( b );

  這里func2的函數原型可做如下聲明：

  void func2( int (*mat)[10] );
  void func2( int mat[][10] );

  注意以下聲明是錯誤的：void func2( int **mat );。雖然二維數組名屬於指向指針的指針，但其指向的是一維數組的指針（首地址），這里包含了一維數組的性質——元素個數，而int **mat;指向的是整形變量的指針（地址）。如果把二維數組名b傳遞給函數void func2( int **mat )，則在進行mat的運算操作時會產生問題：mat++只能將地址偏移sizeof(int)，這相當於mat指向數組b[4][1]，如果是void func2( int (*mat)[10] );，則mat++會將地址偏移10*sizeof(int)。
• 如何存儲一組字符串？：有2種方法，一種是用指針數組，聲明及初始化如下：

  char *ps[] = { "just", "do", "it" };

  或

  char *ps[3] = { "just", "do", "it" };

  使用這種方法，數組元素為各個字符串的指針，占用空間大小為3*sizeof(char *)
  另一種方法是用二維數組，聲明及初始化如下：

  char s[3][10] = { "just", "do", "it" };

  使用這種方法，字符串的內容全部存儲在二維數組中，占用空間大小為3*10*sizeof(char)，這種方法占用空間較多，尤其是字符串長短差異很大時，會有很多空間浪費產生。
• sizeof(數組名)的值是多少？：數組名雖然是一個指針，但sizeof(數組名)並不是一個指針所占用的字節，而是整個數組占用的字節數。例如：

  char s[10][10];
  int i = sizeof( s );

  i的值為100，而不是32（由具體的指針位數決定）

2. 關於qsort中cmp函數的定義
qsort用於對數組元素進行排序，函數原型為void qsort (void* base, size_t num, size_t size, int (*compar)(const void*,const void*));其中compar為比較函數，qsort函數會把要比較的2個數組元素的指針傳遞給它，並根據其返回值進行排序。由於傳遞到compar函數的為元素指針，因此其內部實現一般有如下形式：

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

即首先要把void *類型的指針轉換回數組元素的指針類型，然后再進行比較，如整形數組的排序：

int compar( const void *a, const void *b )
{
    return ( *(int*)a - *(int*)b );  //從小到大排序
}
int a[4] = { 3, 1, 4, 5 };
qsort( a, 4, sizeof(int), compar );

又如字符串數組的比較：

int compar( const void *a, const void *b )
{
    //注意，由於比較的是二維數組的元素，因此qsort傳遞給
    //compar的是數組元素的指針，也就是各一維數組的指針，
    //其類型和二維數組名相同，為指向字符數組的指針，其
    //聲明方式為：char (*p)[5]，因此類型轉換為(char (*)[5])，
    //由於strcmp需要的是字符串的指針，因此需要解引用。
    //強制轉換后a的類型為指向字符數組的指針，因此解引用
    //后類型為字符數組的數組名（首地址），也是字符串指針
    //，於是就可以給strcmp使用了。
    return strcmp( *(char (*)[5])a, *(char (*)[5])b );
}
char a[3][5] = { "go", "to", "do" };
qsort( a, 3, 5*sizeof(char), compar );

又如字符指針（字符串的字面值）數組的排序：

int compar( const void *a, const void *b )
{
    //由於數組元素為字符指針類型，傳遞給
    //compar的是字符指針的指針（地址），
    //因此應先轉換回類型char **
    return strcmp( *(char **)a, *(char **)b );
}
char *a[3] = { "go", "to", "do" };
qsort( a, 3, sizeof(char *), compar );