个人工商注册查询网站,网站试运营,石家庄手机网站,项目类型和阶段内容介绍数据结构基础 学习内容概述 今天我开始学习数据结构#xff0c;重点理解了它在编程中的重要性。数据结构是为了高效访问数据而设计的一种数据组织和存储方式。它不仅仅关注数据的存储位置#xff0c;还关注数据元素之间的关系。 计算机科学家尼古拉斯沃斯提出了著名的公式重点理解了它在编程中的重要性。数据结构是为了高效访问数据而设计的一种数据组织和存储方式。它不仅仅关注数据的存储位置还关注数据元素之间的关系。 计算机科学家尼古拉斯·沃斯提出了著名的公式 算法 数据结构 程序 这说明数据结构与算法是程序设计的核心。数据结构就像战场上的排兵布阵设计良好的数据结构能让我们在处理问题时事半功倍。 内存的理解 数据结构的基础是对内存的理解。内存由许多存储单元组成每个单元都有唯一的地址。数据可以保存在连续的内存单元中也可以保存在分散的单元中。选择哪种方式取决于我们想如何组织和操作这些数据。 数据结构的逻辑结构 数据的逻辑结构主要描述数据元素之间的逻辑关系可以分为以下几类 集合结构数据元素之间只有属于同一集合的关系。 线性结构数据元素之间存在一对一的关系比如数组、链表等。 树形结构数据元素之间存在一对多的关系比如家谱、文件系统。 图形结构数据元素之间存在多对多的关系比如社交网络。 数据的存储结构 数据的存储结构是逻辑结构在计算机中的实现可以分为 顺序存储结构相邻的数据元素在内存中也相邻比如数组。 链式存储结构相邻的数据元素可以在内存中不相邻用指针链接比如链表。 索引存储结构在数据存储之外有一个索引目录比如数据库的索引。 散列存储结构通过计算关键字来确定数据存储地址比如散列表。 线性结构之数组 学习内容概述 在C语言中数组是具有相同类型数据元素的集合。数组的特点是访问速度快因为可以通过下标直接访问指定位置的元素。今天我学到了如何用C语言实现数组的基础操作。 代码示例数组的定义与操作 #include stdio.h #include stdlib.h// 动态数组结构体 typedef struct {int *data; // 指向动态数组的指针size_t size; // 当前数组中的元素个数size_t capacity; // 当前数组的容量可以容纳的最大元素个数 } DynamicArray;// 初始化动态数组 void initDynamicArray(DynamicArray *array, size_t initialCapacity) {array-data (int *)malloc(initialCapacity * sizeof(int)); // 分配初始内存array-size 0; // 初始化元素个数为0array-capacity initialCapacity; // 设置初始容量 }// 释放动态数组内存 void destroyDynamicArray(DynamicArray *array) {free(array-data); // 释放动态数组内存array-size 0; // 重置元素个数为0array-capacity 0; // 重置容量为0 }// 调整动态数组内存大小 void resizeDynamicArray(DynamicArray *array, size_t newCapacity) {array-data (int *)realloc(array-data, newCapacity * sizeof(int)); // 调整数组内存大小array-capacity newCapacity; // 更新容量 }// 获取动态数组长度元素个数 size_t getLength(const DynamicArray *array) {return array-size; // 返回数组中的元素个数 }// 在指定位置插入新元素 void insertAt(DynamicArray *array, size_t index, int element) {if (index array-size){return; // 忽略无效的插入位置}if (array-size array-capacity){size_t newCapacity array-capacity * 2; // 如果容量不足扩大容量resizeDynamicArray(array, newCapacity);}for (size_t i array-size; i index; i--){array-data[i] array-data[i - 1]; // 后移元素以腾出插入位置}array-data[index] element; // 在指定位置插入新元素array-size; // 更新元素个数 }// 在末尾插入新元素 void insertEnd(DynamicArray *array, int element) {insertAt(array, array-size, element); // 在末尾插入新元素 }// 删除指定位置的元素并返回被删除的元素 int deleteAt(DynamicArray *array, size_t index) {if (index array-size){return -1; // 忽略无效的删除位置}int deletedElement array-data[index]; // 获取被删除的元素for (size_t i index; i array-size - 1; i){array-data[i] array-data[i 1]; // 前移元素以填补删除位置}array-size--; // 更新元素个数return deletedElement; // 返回被删除的元素 }// 删除末尾的元素并返回被删除的元素 int deleteEnd(DynamicArray *array) {return deleteAt(array, array-size - 1); // 删除末尾的元素 }// 遍历所有的元素 void print(DynamicArray *array) {for (int i 0; i array-size; i){printf(%d , array-data[i]);}printf(\n); }int main() {DynamicArray myArray; // 声明动态数组// 初始化动态数组initDynamicArray(myArray, 2);printf(初始化动态数组,初始容量为2\n);// 向动态数组尾部插入元素insertEnd(myArray, 1);insertEnd(myArray, 2);printf(向动态数组尾部插入了2个元素\n);// 打印动态数组当前长度printf(动态数组当前长度:%zu\n, getLength(myArray));// 在索引1的位置插入元素3insertAt(myArray, 1, 3);printf(在索引1的位置插入元素3\n);// 再次打印动态数组当前长度printf(动态数组当前长度:%zu\n, getLength(myArray));// 删除索引1的元素printf(删除索引1的元素,该元素是%d\n, deleteAt(myArray, 1));// 删除动态数组末尾元素printf(删除动态数组末尾元素,该元素是%d\n, deleteEnd(myArray));// 释放动态数组内存destroyDynamicArray(myArray);printf(动态数组内存释放完成\n);return 0; } 通俗理解 数组就像是一排连续的储物柜每个储物柜都有一个编号下标你可以通过编号快速找到需要的物品数据。数组的长度一旦确定就不能改变这就好比一排储物柜数量固定了不能再增加新的储物柜。 线性结构之链表 学习内容概述 链表是由一系列结点组成的线性结构每个结点包含一个数据域和一个指针域。链表的优点是可以动态扩展不需要预先指定大小适合频繁插入和删除的场景。 代码示例链表的定义与操作 #include stdio.h #include stdlib.h// 链表节点结构 typedef struct Node {int data; // 节点存储的数据struct Node *next; // 指向下一个节点的指针 } Node;// 链表结构 typedef struct {Node *head; // 链表头节点指针size_t size; // 链表中的节点个数 } LinkedList;// 初始化链表 void initLinkedList(LinkedList *list) {list-head NULL; // 初始化头节点为空list-size 0; // 初始化节点个数为0 }// 返回链表的长度 size_t getLength(const LinkedList *list) {return list-size; // 返回链表的节点个数 }// 在指定位置插入元素 void insertAt(LinkedList *list, size_t index, int element) {if (index list-size){return; // 忽略无效的插入位置}Node *newNode (Node *)malloc(sizeof(Node)); // 创建新节点newNode-data element; // 设置新节点的数据if (index 0) // 如果插入的位置是头部{newNode-next list-head; // 将新节点的下一个节点指向当前的头节点list-head newNode; // 新节点成为新的头节点}else // 插入在链表的其他位置{Node *prevNode list-head; // 从头节点开始查找插入位置// 遍历到插入位置的前一个节点for (size_t i 0; i index - 1; i){prevNode prevNode-next; // 前一个节点指向下一个节点}newNode-next prevNode-next; // 将新节点的下一个节点指向前一个节点的下一个节点prevNode-next newNode; // 将前一个节点的下一个节点指向新节点}list-size; // 更新节点个数 }// 在末尾插入元素 void insertEnd(LinkedList *list, int element) {insertAt(list, list-size, element); // 在链表末尾插入元素 }// 删除指定位置的元素并返回被删除的元素 int deleteAt(LinkedList *list, size_t index) {if (index list-size) // 如果索引无效{return -1; // 返回-1表示删除失败}int deletedElement; // 存储被删除的元素值if (index 0) // 如果删除的是头节点{Node *temp list-head; // 保存当前头节点list-head temp-next; // 将头节点指向下一个节点deletedElement temp-data; // 记录被删除节点的数据free(temp); // 释放被删除节点的内存}else // 删除链表中间或尾部的节点{Node *prevNode list-head; // 从头节点开始查找删除位置// 遍历到删除位置的前一个节点for (size_t i 0; i index - 1; i){prevNode prevNode-next; // 前一个节点指向下一个节点}Node *temp prevNode-next; // 获取待删除的节点prevNode-next temp-next; // 将前一个节点的下一个节点指向待删除节点的下一个节点deletedElement temp-data; // 记录被删除节点的数据free(temp); // 释放被删除节点的内存}list-size--; // 更新节点个数return deletedElement; // 返回被删除的元素值 }// 删除末尾元素 int deleteEnd(LinkedList *list) {return deleteAt(list, list-size - 1); // 删除链表末尾的元素 }// 获取指定位置的元素 int getElementAt(const LinkedList *list, size_t index) {if (index list-size) // 如果索引无效{return -1; // 返回-1表示无效索引}Node *currentNode list-head; // 从头节点开始遍历for (size_t i 0; i index; i){currentNode currentNode-next; // 遍历到指定的索引}return currentNode-data; // 返回指定位置的元素 }// 修改指定位置的元素 void modifyAt(LinkedList *list, size_t index, int newValue) {if (index list-size) // 如果索引无效{return; // 忽略无效的修改位置}Node *currentNode list-head; // 从头节点开始遍历for (size_t i 0; i index; i){currentNode currentNode-next; // 遍历到指定的索引}currentNode-data newValue; // 修改节点的值 }// 释放链表内存 void destroyLinkedList(LinkedList *list) {Node *currentNode list-head; // 从头节点开始遍历while (currentNode ! NULL) // 遍历链表{Node *temp currentNode; // 保存当前节点currentNode currentNode-next; // 移动到下一个节点free(temp); // 释放每个节点的内存}list-head NULL; // 头节点置为空list-size 0; // 节点个数置为0 }int main() {LinkedList myList; // 声明链表initLinkedList(myList); // 初始化链表printf(初始化链表成功!\n);insertEnd(myList, 1); // 链表尾部插入元素1insertEnd(myList, 2); // 链表尾部插入元素2printf(向链表插入了2个元素\n);printf(链表长度为: %zu\n, getLength(myList)); // 获取链表长度insertAt(myList, 1, 3); // 在索引1处插入元素3printf(在索引1处插入元素3\n);printf(链表长度为: %zu\n, getLength(myList)); // 再次获取链表长度printf(索引1处的元素为: %d\n, getElementAt(myList, 1)); // 获取索引1处的元素modifyAt(myList, 0, 4); // 修改索引0处的元素printf(把索引0处的元素修改为4\n);printf(删除索引1处的元素,该元素值是: %d\n, deleteAt(myList, 1)); // 删除索引1处的元素destroyLinkedList(myList); // 销毁链表printf(链表销毁成功!\n);return 0; // 返回0表示程序正常结束 }通俗理解 链表就像是一串珍珠项链每颗珍珠节点都有一根线指针连接到下一颗珍珠。你可以随时在项链中加入或取出一颗珍珠而不需要重新排列所有珍珠因此链表非常适合需要频繁添加或删除数据的场景。 线性结构之栈 学习内容概述 今天我还学习了栈这一数据结构。栈是一种只能在表的一端进行插入和删除操作的线性表其特点是后进先出LIFO。栈的应用非常广泛比如函数调用栈、表达式求值等。 代码示例栈的实现基于数组 #include stdio.h #include stdlib.h// 栈结构 typedef struct {int *data; // 动态数组存储栈元素size_t size; // 栈内元素个数size_t capacity; // 动态数组的容量 } Stack;// 初始化栈 void initStack(Stack *stack, size_t capacity) {stack-data (int *)malloc(capacity * sizeof(int)); // 分配初始容量的内存stack-size 0; // 初始元素个数为0stack-capacity capacity; // 设置容量 }// 返回栈内元素个数 size_t getSize(const Stack *stack) {return stack-size; // 返回栈内元素个数 }// 添加新元素 void push(Stack *stack, int element) {if (stack-size stack-capacity) // 检查栈是否已满{// 如果栈已满需要扩展容量stack-capacity * 2; // 将容量翻倍stack-data (int *)realloc(stack-data, stack-capacity * sizeof(int)); // 重新分配内存}stack-data[stack-size] element; // 将元素压入栈顶stack-size; // 更新元素个数 }// 栈顶元素出栈并返回 int pop(Stack *stack) {if (stack-size 0) // 检查栈是否为空{return -1; // 栈为空返回无效值}stack-size--; // 更新元素个数return stack-data[stack-size]; // 返回栈顶元素 }// 释放栈内存 void destroyStack(Stack *stack) {free(stack-data); // 释放动态数组内存stack-data NULL; // 将指针置为NULL以避免悬挂指针stack-size 0; // 重置栈内元素个数stack-capacity 0; // 重置容量 }int main() {Stack myStack; // 声明一个栈变量// 初始化栈initStack(myStack, 2); // 设置初始容量为2printf(初始化栈,初始容量为2\n);// 向栈压入元素push(myStack, 1); // 压入元素1push(myStack, 2); // 压入元素2printf(栈内元素个数:%zu\n, getSize(myStack)); // 打印栈内元素个数// 弹出栈顶元素printf(弹出栈顶元素:%d\n, pop(myStack)); // 弹出栈顶元素并打印// 释放栈内存destroyStack(myStack); // 释放栈的内存printf(栈内存已释放\n);return 0; // 返回0表示程序正常结束 }通俗理解 栈就像是一摞书新的书只能放在最上面压栈取书也只能从最上面开始拿弹栈。这种“后进先出”的特点非常适合处理那些需要按相反顺序进行的操作比如浏览器的后退功能或者函数的递归调用。 线性结构之队列 学习内容概述 今天我学习了队列这一数据结构。队列是一种只能在一端插入数据在另一端删除数据的线性表其特点是先进先出FIFO。队列的应用也非常广泛比如任务调度、数据流处理等。 代码示例队列的实现基于数组 #include stdio.h #include stdlib.h// 队列结构 typedef struct {int *data; // 动态数组存储队列元素size_t size; // 队列内元素个数size_t capacity; // 动态数组的容量size_t front; // 队列头指针size_t rear; // 队列尾指针 } Queue;// 初始化队列 void initQueue(Queue *queue, size_t capacity) {queue-data (int *)malloc(capacity * sizeof(int)); // 分配初始容量的内存queue-size 0; // 初始元素个数为0queue-capacity capacity; // 设置容量queue-front 0; // 队列头指针初始化queue-rear 0; // 队列尾指针初始化 }// 返回队列内元素个数 size_t getSize(const Queue *queue) {return queue-size; // 返回队列当前元素个数 }// 添加新元素 void enqueue(Queue *queue, int element) {if (queue-size queue-capacity) // 检查队列是否已满{printf(队列已满添加失败\n); // 输出提示信息return; // 队列已满无法添加新元素}queue-data[queue-rear] element; // 将元素添加到队列尾部queue-rear (queue-rear 1) % queue-capacity; // 循环更新队列尾指针queue-size; // 更新元素个数 }// 元素出队列 int dequeue(Queue *queue) {if (queue-size 0) // 检查队列是否为空{return -1; // 队列为空返回无效值}int dequeuedElement queue-data[queue-front]; // 获取队列头部元素queue-front (queue-front 1) % queue-capacity; // 循环更新队列头指针queue-size--; // 更新元素个数return dequeuedElement; // 返回出队的元素 }// 释放队列内存 void destroyQueue(Queue *queue) {free(queue-data); // 释放动态数组内存queue-data NULL; // 将指针置为NULL以避免悬挂指针queue-size 0; // 重置队列元素个数queue-capacity 0; // 重置队列容量queue-front 0; // 重置队列头指针queue-rear 0; // 重置队列尾指针 }// 遍历队列并打印元素 void printQueue(Queue *queue) {for (size_t i queue-front, j 0; j queue-size; i, j){int data queue-data[i % queue-capacity]; // 计算实际索引并获取元素printf(%d , data); // 打印元素}printf(\n); // 换行 }int main() {Queue myQueue; // 声明一个队列变量// 初始化队列initQueue(myQueue, 2); // 设置初始容量为2printf(初始化队列,初始容量为2\n);// 入队元素enqueue(myQueue, 1); // 添加元素1到队列enqueue(myQueue, 2); // 添加元素2到队列printf(队列内元素个数:%zu\n, getSize(myQueue)); // 打印队列内元素个数// 出队元素printf(出队元素:%d\n, dequeue(myQueue)); // 弹出队列头部元素并打印// 释放队列内存destroyQueue(myQueue); // 释放队列的内存printf(队列内存已释放\n);return 0; // 返回0表示程序正常结束 }通俗理解 队列就像排队买票的人群新的顾客只能站到队伍的末尾入队而服务总是从队伍的最前面开始出队。这种“先进先出”的特点非常适合任务调度的场景比如打印机任务或者操作系统中的进程管理。 心得总结 栈的“后进先出”特性在程序设计中非常有用尤其是处理递归调用或需要逆序操作的场景。通过实际编写代码我更好地理解了栈的工作原理并体验到了栈在内存管理和函数调用中的重要性。对于实现栈我学到了基于数组的顺序栈和基于链表的链式栈的不同实现方式分别有各自的优缺点选择时需要根据具体场景进行权衡。通过学习队列我理解了队列的先进先出特性以及它在数据处理和任务调度中的重要性。通过编写队列代码我更好地理解了如何用数组实现队列并学会了如何判断队列的空和满情况。对于队列的实现还可以使用链表来实现一个动态队列这样就不再受限于数组的固定大小。