C语言范例学习03-上

2018-06-18 04:18:30来源:未知 阅读 ()

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第三章    数据结构

章首:不好意思,这两天要帮家里做一些活儿。而且内容量与操作量也确实大幅提升了。所以写得很慢。

不过,从今天开始。我写的东西,许多都是之前没怎么学的了。所以速度会慢下来,同时写得也会详细许多。

第三章是数据结构,数据结构可以说是理论学习的重点。同时许多学校(包括我所就读的大学)都开设了数据结构课程。但是讲的东西大多太过理论性,主要讲解概念与思想。

另外,数据结构可是计算机考研中专业课的重点科目哦。

这章数据结构包括结构体、链表、栈与队列、串与广义表、二叉树、图与图的应用。

每一个都是重点,所以我会细细地过一遍。

 

 

3.1结构体

ps:也许你的C语言老师不会讲解链表、二叉树等,但他一定会讲解结构体的使用,并且让你们作出代码实现。

结构体是什么?其实结构体就是一个制式容器。里面包括了规定的各个变量。

比如说,我设定了

 1 struct student
 2 {
 3   char name;
 4   int age;
 5   float score;
 6 };

 

那么在这个结构体所在的程序里,student就是一个包含三个不同数据类型的变量。当然,你也可以认为student是一个新的数据类型,一个自己设立的数据类型。不过这个数据类型是一个特定的数组,因为其中有着许多不同的数据类型(数组只能是相同数据类型)。

创建结构体是要用到struct。其他用法将在接下来的例子中提到。

 

实例076

问题:从键盘中输入姓名和电话号码,以#结束,编程实现输入姓名,查询电话号码的功能。

逻辑:首先一个主函数作为程序入口,实现程序运行框架。然后一个存储函数readin实现数据的存储,再一个查询函数seach实现数据的查找。

主函数无非定义,初始化变量。调用存储函数来存储我们输入的函数。再调用查询函数来输出所要的结果。

存储函数定义,初始化变量。建立循环,判读输入是否为#,同时将数据存储。

查询函数定义,初始化变量。建立循环,判断所要查找的数据与当前数据是否符合,判断数据是否已经全部遍历。

代码

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<string.h>
 3 #define MAX 101
 4 struct aa
 5 {
 6   char name[15];
 7   char tel[15];
 8 };
 9 int readin(struct aa *a)
10 
11 //注意这里结构体aa的变量名为*a,是一个指针,因为这个结构体在三个函数中均被调用。所以只有使用指针才较为便利地可以实现函数间大量数据的调用。
12 
13 //其实,在使用指针为变量时,就已经建立了一个以a为名的aa型结构体数组了。
14 
15 {
16   int i=0,n=0;
17   while(1)
18 
19   //本人最为喜欢的循环体设置方法,包括for(;1;)的设立,循环体中再建立相关判断条件。
20   {
21     scanf("%s",a[i].name);
22     if(!strcmp(a[i].name,"#"))
23 
24     //利用这样的判断语句判断输入是否为#,(其实可以在判断语句中实现赋值与判断的共同实现,虽然好看,但是确保自己逻辑正确。)
25 
26     //strcmp()比较两个字符串是否相等,相等返还0,相等返还0,相等返还0.
27       break;
28     scanf("%s",a[i].tel);
29     i++;
30     n++;
31   }
32   return n;
33 
34   //返回输入结构体的数量。(一组数据就是一个结构体)
35 }
36 void search(struct aa *b,char *x,int n)
37 
38 //x是一个指针,主函数中name是数组名,即一个指针。
39 {
40   int i;
41   i=0;
42   while(1)
43   {
44     if(!strcmp(b[i].name,x))
45     {
46       printf("name:%s            tel:%s\n",b[i].name,b[i].tel);
47       break;
48     }
49     else
50       i++;
51     n--;
52 
53     //其实这个n是用来计算是否所有结构体遍历。但是我认为用i就行了。虽然i是在判断语句里面,但这个语句在没找到目标是是一直执行的,如同在外面和n相同待遇
54 
55     //当判断语句找到目标时,那就更不需要他了。因为程序结束了。
56 
57     if(n==0)
58     {
59       printf("No found!");
60       break;
61     }
62   }
63 }
64 main()
65 {
66   struct aa s[MAX];
67   int num;
68   char name[15];
69   num=readin(s);
70 
71   //这个语句有两个用处,1.将readin函数返回给num;2.readin函数将数据存储于数组s。
72   printf("input the name:");
73   scanf("%s",name);
74   search(s,name,num);
75 }

 

反思:结构体在日后的使用中,就好像int、char这些数据类型一般,很常用。同时,这个程序中,我们学到程序中函数的简单架构。另外,我们完全可以将这个函数扩展化。比如小到平时存储东西,查找东西。大到各个程序中的存储,查找功能等。

 

 

3.2链表

ps:一般来说,数据结构这门课讲解的第一个数据结构一般就是链表。很多教材第一页就是链表。

曾经有公司高层谈论编程时,说:”学生大多缺乏实际编程经验,我在招聘时经常让应聘者做一个简单的链表。结果很多人都不会。“

链表可以说是数据结构应用的入门,如果连这个都不会,最好别去考虑与编程有关的职业。

曾经看过一本书,它的开头讲述了一个故事。说有一个刚入行的程序员第一次处理网站数据,做了一个1500长度的数组和循环用来存储临时数据。然后不久那个网站就挂了。后来作者去就将他做得数组改成了一个1500的循环链表就完事儿了。

链表是动态分配存储空间来存储数据,避免了空间的浪费。(当年用数组存储数据有多少人和我一样纠结空间大小的举个手)同时,链表的存储空间可以不连续、不连续、不连续。这样产生了许多便利,并且有效利用了存储空间。

我会讲解每一个例子。(我才不会说,之前看的时候,我就记得单向链表了。。。)

 

 

实例078    创建单向链表

问题:创建一个单向链表,实现数据的输入、输出。

逻辑:链表是由一个个节点组成的。每一个节点分为两部分:数据域与指针域。数据域用来存储数据,指针域用来存储下一个节点位置(双向链表就还有一个指向前一个节点的链表)。一般第0个节点是整个链表的头结点,称为”头指针“,一般不存放数据,只存放指向第1个节点的指针。链表的最后一个节点的指针设为空(NULL),作为链表的结束标志。

代码

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<malloc.h>
 3 //malloc是用来划分存储空间的函数。
 4 struct LNode
 5 {
 6   int data;
 7   struct LNode *next;
 8   //指向下一个的结构体。从而形成链表。
 9 };
10 struct LNode *create(int n)
11 {
12   int i;
13   struct LNode *head,*p1,*p2;
14   //head表示头节点。p1,实现存储空间的获取,数据域赋值等。p2,作为与p1的中间指针,构成链表的替换连接。
15   int a;
16   head=NULL;
17   //头节点为空。
18   printf("Input the integers:\n");
19   for(i=n;i>0;--i)
20   {
21     p1=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));
22     //malloc(sizeof(struct LNode)表示划分LNode大小的存储空间。
23     //(struct LNode*)表示数据类型的转换,将划分来的存储空间首地址转化为LNode的变量名(指针类型)。
24     scanf("%d",&a);
25     p1->data=a;
26     //向p1的结构体中存储数据。
27     if(head==NULL)
28     {
29       head=p1;
30       p2=p1;
31       //对头节点的处理。
32     }
33     else
34     {
35       p2->next=p1;
36       //表明p2的下一个节点是p1。其中p2是上个循环中的p1。也就是说,p2只是一个中间变量temp。
37       p2=p1;
38       //印证了上个注释中,p2的由来。
39       //具体的过程在变量名的说明中就已经体现了。
40     }
41   }
42   p2->next=NULL;
43   //最后一个节点的指针域为空,作为结束的标志。
44   return head;
45   //返回代表头结点的结构体的变量名(指针)。
46 }
47 void main()
48 {
49   int n;
50   struct LNode *q;
51   printf("Input the count of the nodes you want to creat:");
52   scanf("%d",&n);
53   q=create(n);
54   //输入,返回。
55   printf("The result is:\n");
56   while(q)
57   //q只有到了最后一个节点的next时,为NULL,才会跳出循环。一个很有用的小技巧。
58   {
59   printf("%d    ",q->data);
60   q=q->next;
61   //实现q的转换,从而输出所有数据。
62   }
63   getch();
64 }

 

ps:如果对其中提到的malloc函数,以及相关的calloc函数,free函数感兴趣的话,可以浏览http://blog.csdn.net/shuaishuai80/article/details/6140979。

反思:学习该例有这么几个要点: 1.指针不要混淆,不要将结构体名的指针和结构体内next的指针混淆,虽然有时这两者表达的是同一个东西;

                2.一定要完全理解p1=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));这句代码;(解释在样例中)

                3.正确理解p2->next=p1;与p2=p1;这两句代码的实现。(无法理解可带入数据进行两到三次循环,即可理解)。  

 

 

实例079    创建双向链表

问题:创建一个双向链表 ,并将这个链表中数据输出到窗体上,输入要查找的学生姓名,将查找的姓名从链表中删除,并现实删除后的链表。

逻辑:其实就逻辑而言是很简单的。与之前的单向链表相同,不过比后继结点的设置多了一个前驱节点的设置。另外查找,与一般的结构体数组查找,并没有什么区别。至于删除嘛,就需要改动删除节点的前驱节点和后继结点的设置。具体操作,可以看代码。

代码

  1 #include<stdio.h>
  2 typedef struct node
  3 {
  4   char name[20];
  5   struct *prior,*next;
  6   //设立节点的前驱节点和后继结点。
  7 }stud;
  8 stud *creat(int n)
  9 {
 10   stud *p,*h,*s;
 11   int i;
 12   h=(stud*)malloc(sizeof(stud));
 13   //申请存储空间
 14   h->name[0]='\0';
 15   //设置name为空
 16   h->prior=NULL;
 17   h->next=NULL;
 18   p=h;
 19   for(i=0;i<n;i++)
 20   {
 21     s=(stud*)malloc(sizeof(stud));
 22     p->next=s;
 23     printf("Input the %d student'sname:",i+1);
 24     scanf("%s",s->name);
 25     s->prior=p;
 26     s->next=NULL;
 27     p=s;
 28     //方法和单向链表没什么区别,区别只在于多了一个前驱节点的设置。
 29     //从一些方面来说,多了前驱节点更容易理解了。
 30   }
 31   p->next=NULL;
 32   //设置最后节点的后继结点为空,作为结束标志。
 33   return(h);
 34 }
 35 stud *search(stud *h,char *x)
 36 {
 37   stud *p;
 38   char *y;
 39   p=h->next;
 40   while(p)
 41   {
 42     y=p->name;
 43     if(strcmp(y,x)==0)
 44     //判断是否为寻找的目标。
 45       return(p);
 46       //返回目标地址。
 47     else
 48       p=p->next;
 49       //继续下一个节点的检测。
 50   }
 51   printf("cannot find data!\n");
 52   //没有任何符合条件的返回。
 53 }
 54 void del(stud *p)
 55 {
 56   p->next->prior=p->prior;
 57   //令p的下一个节点的前驱节点与现在p的前驱节点一致(这样在前驱节点中p就不存在了。并且链表没有断开。)
 58   p->prior->next=p->next;
 59   //令p的前一个节点的后继结点与现在p的后继结点一致(这样在后街节点中p就不存在了。并且链表没有断开。)
 60   //切记:p->next是指p的后一个节点。p->prior同理。
 61   //无法理解的话,请在草稿纸上画出链表图,就清晰无比了。
 62   //这里两句代码在有些运行环境中会报错,可以自行更改语句或环境。
 63   free(p);
 64   //释放p的存储空间(链表上p已经不存在了。当然不能让它占着空间了)
 65 }
 66 main()
 67 {
 68   int number;
 69   char sname[20];
 70   stud *head,*sp;
 71   puts("Please input the size of the list:");
 72   scanf("%d",&number);
 73   head=creat(number);
 74   sp=head->next;
 75   printf("\nNow the double list is:\n");
 76   while(sp)
 77   {
 78     printf("%s",&*(sp->name));
 79     sp=sp->next;
 80   }
 81   //之前的都与单向链表相同。
 82   printf("\nPlease input the name which you want to find:\n");
 83   scanf("%s",sname);
 84   sp=search(head,sname);
 85   //通过search函数,寻找到所要寻找的sname的地址sp。
 86   printf("the name you want to find is:\n",*&sp->name);
 87   del(sp);
 88   //将sp带入到del()函数中,删除。
 89   sp=head->next;
 90   //这句话只是为了下面的while循环做二次利用的。完全可以删除这句话,为下面的循环单独设置一个变量。
 91   printf("\nNow the double list is:\n");
 92   while(sp)
 93   {
 94     printf("%s",&*(sp->name));
 95     sp=sp->next;
 96   }
 97   printf("\n");
 98   puts("\nPress any key to quit...");
 99   getch();
100   //与单向链表相同的输出原理。
101 }

 

 反思:双向链表与单向链表并没有什么不同。要记得的是,双向链表可是比单向链表多了一个prior的指针,无论是添加,删除,移动,修改,都要记住。

 

 

实例080    循环链表

还记得开头,我说的那个网站关于链表的故事吗。这下说的就是循环链表。

其实到了这个时候也就没有什么说的了。循环链表就是将最后节点的后继结点设置为头结点。

循环链表与普通链表的操作基本一致,只是在算法中循环遍历链表节点时判断条件不再是p->next是否为空,而是是否等于链表的头结点

程序代码:(这里就不演示。篇幅不应该留给不需要的东西。)

 

 

实例081    双链表逆置

问题:创建一个双向链表,将双向链表的节点逆置,即将尾节点放到第一个节点的位置,倒数第二个节点放到第二个节点的位置,依此类推。

逻辑:双向链表的创建、输入、输出,都和之前一样。为了模块化的操作,就单独创建一个reverse函数,用来执行逆置操作。逆置操作就是指针的变换。

部分代码

 1 stud *reverse(stud *head)
 2 {
 3   stud *p,*r,*h;
 4   h=head->next;
 5 
 6   //设置h。
 7   if(h&&h->next)
 8   {
 9     p=h;
10     r=p->next;
11     p->next=NULL;
12     while(r)
13     {
14       p=r;
15       r=r->next;
16       p->next=h;
17       h->prior=p;
18       h=p;
19 
20       //中间变量p,变量r从链表的头部向后遍历,变量h从链表的尾部向前遍历。变量p作为中间变量来转移指针地址,完成链表逆置。
21     }
22     head->next=h;
23     h->prior=head;
24 
25     //事后,完成链表的补全。即链表的开头和结尾。
26     return head;
27   }
28 }

 

反思:想要完成这些,自己一定不能混淆指针,指针的指针,指针的指向。这三个概念。

后面还有很多相关的知识,比如逆序输出,约瑟夫环,链表的元素插入,节点插入,节点删除,合并链表以及头插入法建立链表等。但是,我认为,如果之前的链表都懂了。那么后面的知识无非就是链表的基础知识版应用。如果有需要,可以找我。

 

 

总结:其实链表在学习后,就会发现,之前指针学得好是多么重要啊。尤其是指针的指针这一点。如果,指针学得好,那么链表要学的就是链表的概念,链表的一些专用函数,以及常用的算法。那么之后的一些应用就是水到渠成的事儿。(完全就是之前程序的链表版应用啦。)

 

 

由于时间关系,这次就先写这么多了。(其实这次写的比之前多了很多,尤其线下还做了那么多的程序调试。)

谢谢大家的鉴赏和评价。也希望能够结识一些相关兴趣的小伙伴。

另外,也许不久,我还会写一些别的东西。

(刚刚博客园官方通知了我,我才知道有代码插入这个东西。挺赞的。对于我这个有代码行洁癖的,每次copy后敲Tab,也是蛮难过的。谢谢了。)

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