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数据结构c语言版算法:从基础到实践

来源:www.dqymc.com 时间:2024-05-16 07:14:36 作者:侃侃语言网 浏览: [手机版]

数据结构c语言版算法:从基础到实践(1)

引言

  数据结构是计算学中最重要的概念之一欢迎www.dqymc.com。它是一种组织和存储数据的方式,使得数据可以被高效地访问和操作。C语言是一种广泛使用的编程语言,它提供了许多数据结构和算法的实现方式。本文介绍一常见的数据结构和算法,以及它们在C语言中的实现方式。

数据结构c语言版算法:从基础到实践(2)

线性数据结构

线性数据结构是一种按照线性顺序组织数据的方式。它包括数组、链表、堆栈和队列。

数组

  数组是一种最简单的数据结构,它是一组相同类型的元素的集合,这元素按照一定的顺序排列来源www.dqymc.com。在C语言中,可以使用以下方式定义一个数组:

  ```

int arr[10];

  ```

  这创建一个包含10个整数的数组。数组的元素可以通过下标来访问:

```

  arr[0] = 1;

  arr[1] = 2;

```

链表

链表是一种非常常见的数据结构,它由一系列节组成,每个节包含一个数据元素和一个指向下一个节的指针。在C语言中,可以使用以下方式定义一个链表节

```

  struct Node {

  int data;

  struct Node *next;

  };

  ```

创建一个包含一个整数和一个指向下一个节的指针的节。可以使用以下方式创建一个链表:

  ```

  struct Node *head = NULL;

  head = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));

  head->data = 1;

  head->next = NULL;

  ```

  这创建一个包含一个值为1的节的链表。

  堆栈

  堆栈是一种后先出(LIFO)的数据结构,它包括两个基本操作:push和pop。在C语言中,可以使用数组或链表来实现堆栈来源www.dqymc.com

使用数组实现堆栈:

```

  #define MAX_SIZE 100

  int stack[MAX_SIZE];

  int top = -1;

void push(int x) {

if (top == MAX_SIZE - 1) {

printf("Error: stack overflow\n");

return;

  }

  top++;

  stack[top] = x;

  }

  int pop() {

  if (top == -1) {

  printf("Error: stack underflow\n");

  return -1;

  }

  int x = stack[top];

  top--;

return x;

  }

```

使用链表实现堆栈:

  ```

  struct Node {

  int data;

  struct Node *next;

};

  struct Node *top = NULL;

  void push(int x) {

  struct Node *newNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));

newNode->data = x;

newNode->next = top;

top = newNode;

}

  int pop() {

  if (top == NULL) {

  printf("Error: stack underflow\n");

  return -1;

  }

int x = top->data;

struct Node *temp = top;

  top = top->next;

  free(temp);

  return x;

  }

```

  队列

  队列是一种先先出(FIFO)的数据结构,它包括两个基本操作:enqueue和dequeue。在C语言中,可以使用数组或链表来实现队列。

  使用数组实现队列:

  ```

  #define MAX_SIZE 100

  int queue[MAX_SIZE];

  int front = -1;

int rear = -1;

void enqueue(int x) {

  if (rear == MAX_SIZE - 1) {

printf("Error: queue overflow\n");

  return;

}

if (front == -1) {

front = 0;

}

rear++;

  queue[rear] = x;

}

  int dequeue() {

  if (front == -1 || front > rear) {

printf("Error: queue underflow\n");

  return -1;

}

  int x = queue[front];

  front++;

  return x;

  }

  ```

使用链表实现队列:

```

  struct Node {

int data;

  struct Node *next;

  };

  struct Node *front = NULL;

  struct Node *rear = NULL;

  void enqueue(int x) {

struct Node *newNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));

newNode->data = x;

  newNode->next = NULL;

  if (rear == NULL) {

  front = rear = newNode;

  return;

}

  rear->next = newNode;

rear = newNode;

  }

int dequeue() {

if (front == NULL) {

  printf("Error: queue underflow\n");

return -1;

  }

  int x = front->data;

  struct Node *temp = front;

front = front->next;

  if (front == NULL) {

rear = NULL;

  }

  free(temp);

  return x;

  }

  ```

非线性数据结构

非线性数据结构是一种不按照线性顺序组织数据的方式。它包括和图。

  

  是一种由节组成的层次结构,每个节包含一个值和一个指向其子节的指针。在C语言中,可以使用以下方式定义一个

```

struct Node {

int data;

  struct Node *left;

struct Node *right;

  };

  ```

  这创建一个包含一个整数和两个指向左右子节的指针的节侃+侃+语+言+网。可以使用以下方式创建一个二叉搜索

  ```

struct Node* insert(struct Node* root, int x) {

if (root == NULL) {

  root = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));

  root->data = x;

  root->left = root->right = NULL;

} else if (x data) {

root->left = insert(root->left, x);

  } else {

  root->right = insert(root->right, x);

  }

  return root;

  }

  ```

  这创建一个包含一个值为x的节的二叉搜索

  图

  图是一种由节组成的数据结构,它可以用来表示各种实际问题,如社交网络、地图等。在C语言中,可以使用邻接矩阵或邻接表来表示图。

  使用邻接矩阵表示图:

  ```

#define MAX_SIZE 100

  int graph[MAX_SIZE][MAX_SIZE];

int vertices;

void addEdge(int u, int v) {

  graph[u][v] = 1;

  graph[v][u] = 1;

  }

void printGraph() {

  int i, j;

  for (i = 0; i < vertices; i++) {

for (j = 0; j < vertices; j++) {

printf("%d ", graph[i][j]);

  }

  printf("\n");

  }

  }

  ```

  使用邻接表表示图:

  ```

  struct Node {

int data;

  struct Node *next;

  };

  struct Graph {

  int vertices;

  struct Node **adjList;

  };

  struct Node *createNode(int v) {

  struct Node *newNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));

  newNode->data = v;

  newNode->next = NULL;

return newNode;

  }

struct Graph *createGraph(int vertices) {

struct Graph *graph = (struct Graph*)malloc(sizeof(struct Graph));

  graph->vertices = vertices;

  graph->adjList = (struct Node**)malloc(vertices * sizeof(struct Node*));

  int i;

  for (i = 0; i < vertices; i++) {

  graph->adjList[i] = NULL;

  }

  return graph;

  }

  void addEdge(struct Graph *graph, int u, int v) {

struct Node *newNode = createNode(v);

  newNode->next = graph->adjList[u];

  graph->adjList[u] = newNode;

  newNode = createNode(u);

  newNode->next = graph->adjList[v];

  graph->adjList[v] = newNode;

}

  void printGraph(struct Graph *graph) {

  int i;

  for (i = 0; i vertices; i++) {

  struct Node *temp = graph->adjList[i];

  printf("Vertex %d: ", i);

while (temp) {

  printf("%d -> ", temp->data);

temp = temp->next;

  }

printf("NULL\n");

  }

  }

```

数据结构c语言版算法:从基础到实践(3)

常见算法

算法是解决问题的方法和步骤。在C语言中,可以使用以下算法来解决各种问题。

  排序算法

  排序算法是一组数据按照一定的顺序排列的算法侃 侃 语 言 网。常见的排序算法包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序和归排序。

冒泡排序:

  ```

  void bubbleSort(int arr[], int n) {

  int i, j;

  for (i = 0; i < n - 1; i++) {

  for (j = 0; j < n - i - 1; j++) {

  if (arr[j] > arr[j + 1]) {

  int temp = arr[j];

arr[j] = arr[j + 1];

  arr[j + 1] = temp;

}

  }

  }

  }

  ```

选择排序:

```

  void selectionSort(int arr[], int n) {

int i, j, minIndex;

for (i = 0; i < n - 1; i++) {

minIndex = i;

for (j = i + 1; j < n; j++) {

if (arr[j] < arr[minIndex]) {

  minIndex = j;

  }

}

  int temp = arr[i];

  arr[i] = arr[minIndex];

arr[minIndex] = temp;

  }

  }

  ```

插入排序:

```

  void insertionSort(int arr[], int n) {

  int i, j, key;

  for (i = 1; i < n; i++) {

key = arr[i];

j = i - 1;

  while (j >= 0 && arr[j] > key) {

  arr[j + 1] = arr[j];

  j--;

  }

  arr[j + 1] = key;

  }

}

  ```

  快速排序:

  ```

  void quickSort(int arr[], int low, int high) {

if (low < high) {

  int pivot = partition(arr, low, high);

  quickSort(arr, low, pivot - 1);

quickSort(arr, pivot + 1, high);

  }

}

  int partition(int arr[], int low, int high) {

  int pivot = arr[high];

int i = low - 1;

int j;

for (j = low; j < high; j++) {

  if (arr[j] < pivot) {

  i++;

  int temp = arr[i];

  arr[i] = arr[j];

  arr[j] = temp;

}

}

int temp = arr[i + 1];

arr[i + 1] = arr[high];

arr[high] = temp;

  return i + 1;

  }

```

  归排序:

```

  void mergeSort(int arr[], int l, int r) {

  if (l < r) {

  int m = l + (r - l) / 2;

mergeSort(arr, l, m);

mergeSort(arr, m + 1, r);

  merge(arr, l, m, r);

  }

  }

void merge(int arr[], int l, int m, int r) {

int i, j, k;

  int n1 = m - l + 1;

  int n2 = r - m;

int L[n1], R[n2];

for (i = 0; i < n1; i++) {

  L[i] = arr[l + i];

}

  for (j = 0; j < n2; j++) {

R[j] = arr[m + 1 + j];

  }

  i = 0;

j = 0;

  k = l;

  while (i < n1 && j < n2) {

if (L[i] <= R[j]) {

  arr[k] = L[i];

i++;

  } else {

  arr[k] = R[j];

  j++;

  }

  k++;

  }

while (i < n1) {

  arr[k] = L[i];

i++;

  k++;

}

  while (j < n2) {

arr[k] = R[j];

  j++;

k++;

  }

  }

  ```

查找算法

  查找算法是在一组数据中查找特定元素的算法。常见的查找算法包括线性查找和二查找。

线性查找:

  ```

  int linearSearch(int arr[], int n, int x) {

  int i;

for (i = 0; i < n; i++) {

  if (arr[i] == x) {

  return i;

}

}

  return -1;

}

  ```

查找:

  ```

int binarySearch(int arr[], int l, int r, int x) {

  if (r >= l) {

  int mid = l + (r - l) / 2;

  if (arr[mid] == x) {

return mid;

}

  if (arr[mid] > x) {

  return binarySearch(arr, l, mid - 1, x);

  }

  return binarySearch(arr, mid + 1, r, x);

}

return -1;

}

  ```

结论

  本文介绍了一常见的数据结构和算法,以及它们在C语言中的实现方式。这数据结构和算法是计算学中最基本的概念之一,深入了解它们可以帮助我们更好地理解计算学的核心思想。

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