C语言范例学习03-上

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

struct student
{
　　char name;
　　int age;
　　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：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#define MAX 101
struct aa
{
　　char name[15];
　　char tel[15];
};
int readin(struct aa *a)

//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。

//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。

{
　　int i=0,n=0;
　　while(1)

　　//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。
　　{
　　　　scanf("%s",a[i].name);
　　　　if(!strcmp(a[i].name,"#"))

　　　　//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。）

　　　　//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.
　　　　　　break;
　　　　scanf("%s",a[i].tel);
　　　　i++;
　　　　n++;
　　}
　　return n;

　　//返回输入结构体的数量。（一组数据就是一个结构体）
}
void search(struct aa *b,char *x,int n)

//x是一个指针，主函数中name是数组名，即一个指针。
{
　　int i;
　　i=0;
　　while(1)
　　{
　　　　if(!strcmp(b[i].name,x))
　　　　{
　　　　　　printf("name:%s    　　　　    tel:%s\n",b[i].name,b[i].tel);
　　　　　　break;
　　　　}
　　　　else
　　　　　　i++;
　　　　n--;

　　　　//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

　　　　//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。

　　　　if(n==0)
　　　　{
　　　　　　printf("No found!");
　　　　　　break;
　　　　}
　　}
}
main()
{
　　struct aa s[MAX];
　　int num;
　　char name[15];
　　num=readin(s);

　　//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。
　　printf("input the name:");
　　scanf("%s",name);
　　search(s,name,num);
}

 

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：

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
//malloc是用来划分存储空间的函数。
struct LNode
{
　　int data;
　　struct LNode *next;
　　//指向下一个的结构体。从而形成链表。
};
struct LNode *create(int n)
{
　　int i;
　　struct LNode *head,*p1,*p2;
　　//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。
　　int a;
　　head=NULL;
　　//头节点为空。
　　printf("Input the integers:\n");
　　for(i=n;i>0;--i)
　　{
　　　　p1=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));
　　　　//malloc(sizeof(struct LNode)表示划分LNode大小的存储空间。
　　　　//(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）。
　　　　scanf("%d",&a);
　　　　p1->data=a;
　　　　//向p1的结构体中存储数据。
　　　　if(head==NULL)
　　　　{
　　　　　　head=p1;
　　　　　　p2=p1;
　　　　　　//对头节点的处理。
　　　　}
　　　　else
　　　　{
　　　　　　p2->next=p1;
　　　　　　//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。
　　　　　　p2=p1;
　　　　　　//印证了上个注释中，p2的由来。
　　　　　　//具体的过程在变量名的说明中就已经体现了。
　　　　}
　　}
　　p2->next=NULL;
　　//最后一个节点的指针域为空，作为结束的标志。
　　return head;
　　//返回代表头结点的结构体的变量名（指针）。
}
void main()
{
　　int n;
　　struct LNode *q;
　　printf("Input the count of the nodes you want to creat:");
　　scanf("%d",&n);
　　q=create(n);
　　//输入，返回。
　　printf("The result is:\n");
　　while(q)
　　//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。
　　{
　　printf("%d    ",q->data);
　　q=q->next;
　　//实现q的转换，从而输出所有数据。
　　}
　　getch();
}

 

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：

#include<stdio.h>
typedef struct node
{
　　char name[20];
　　struct *prior,*next;
　　//设立节点的前驱节点和后继结点。
}stud;
stud *creat(int n)
{
　　stud *p,*h,*s;
　　int i;
　　h=(stud*)malloc(sizeof(stud));
　　//申请存储空间
　　h->name[0]='\0';
　　//设置name为空
　　h->prior=NULL;
　　h->next=NULL;
　　p=h;
　　for(i=0;i<n;i++)
　　{
　　　　s=(stud*)malloc(sizeof(stud));
　　　　p->next=s;
　　　　printf("Input the %d student'sname:",i+1);
　　　　scanf("%s",s->name);
　　　　s->prior=p;
　　　　s->next=NULL;
　　　　p=s;
　　　　//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。
　　　　//从一些方面来说，多了前驱节点更容易理解了。
　　}
　　p->next=NULL;
　　//设置最后节点的后继结点为空，作为结束标志。
　　return(h);
}
stud *search(stud *h,char *x)
{
　　stud *p;
　　char *y;
　　p=h->next;
　　while(p)
　　{
　　　　y=p->name;
　　　　if(strcmp(y,x)==0)
　　　　//判断是否为寻找的目标。
　　　　　　return(p);
　　　　　　//返回目标地址。
　　　　else
　　　　　　p=p->next;
　　　　　　//继续下一个节点的检测。
　　}
　　printf("cannot find data!\n");
　　//没有任何符合条件的返回。
}
void del(stud *p)
{
　　p->next->prior=p->prior;
　　//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。）
　　p->prior->next=p->next;
　　//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。）
　　//切记：p->next是指p的后一个节点。p->prior同理。
　　//无法理解的话，请在草稿纸上画出链表图，就清晰无比了。
　　//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。
　　free(p);
　　//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）
}
main()
{
　　int number;
　　char sname[20];
　　stud *head,*sp;
　　puts("Please input the size of the list:");
　　scanf("%d",&number);
　　head=creat(number);
　　sp=head->next;
　　printf("\nNow the double list is:\n");
　　while(sp)
　　{
　　　　printf("%s",&*(sp->name));
　　　　sp=sp->next;
　　}
　　//之前的都与单向链表相同。
　　printf("\nPlease input the name which you want to find:\n");
　　scanf("%s",sname);
　　sp=search(head,sname);
　　//通过search函数，寻找到所要寻找的sname的地址sp。
　　printf("the name you want to find is:\n",*&sp->name);
　　del(sp);
　　//将sp带入到del()函数中，删除。
　　sp=head->next;
　　//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。
　　printf("\nNow the double list is:\n");
　　while(sp)
　　{
　　　　printf("%s",&*(sp->name));
　　　　sp=sp->next;
　　}
　　printf("\n");
　　puts("\nPress any key to quit...");
　　getch();
　　//与单向链表相同的输出原理。
}

 

 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：

stud *reverse(stud *head)
{
　　stud *p,*r,*h;
　　h=head->next;

　　//设置h。
　　if(h&&h->next)
　　{
　　　　p=h;
　　　　r=p->next;
　　　　p->next=NULL;
　　　　while(r)
　　　　{
　　　　　　p=r;
　　　　　　r=r->next;
　　　　　　p->next=h;
　　　　　　h->prior=p;
　　　　　　h=p;

　　　　　　//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。
　　　　}
　　　　head->next=h;
　　　　h->prior=head;

　　　　//事后，完成链表的补全。即链表的开头和结尾。
　　　　return head;
　　}
}

 

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。）