【C1】数据结构实现基础

【C1】数据结构实现基础

啦啦啦，澜子又要开始瞎鼓捣啦。最近觉得数据结构好有意思，所以想要整理一个系列，方便自己后续复习，也可以便利大噶。虽然很菜，一直不停滴在写BUG（划重点），就是那种 只有你想不到的BUG，没有我写不出的BUG（心累脸） 。可能写得有点乱七八糟，但是还是想要整理整理，还是那句话，不对的地方一定告诉我，一起改进，然后也很希望能和大噶共同分享啦。

后续系列博客都是基于陈越老师主编的《数据结构》一书。本篇博客的主要内容有：

• 数据结构的基本介绍
• 基本C/C++语法
• 简单的应用实例：求无序数组中位数的两种实现

引子

抽象出针对基本统计要求的数据类型

• 类型名称
• 数据对象集
• 操作集

数据存储基础

数组

• 一维数组定义
  • 类型名 数组名[数组长度]
• 一维数组引用
  • 数组名[下标]
• 数组初始化
  • 类型名 数组名[数组长度] = {初值表}
• 二维数组定义
  • 类型名 数组名[行长度][列长度]
• 二维数组应用
  • 数组名[行下标][列下标]

指针

• 指针定义
  • 类型名 *指针变量名
• 指针用于存放变量的地址，定义指针变量时，需注意
  • 给出指针变量名
  • 说明指针变量所指向的内存空间存放的数据类型
  • 指针变量应该先赋值，后使用
• 指针的基本使用
  • 指针的基本运算
  • 指针与数组
  • 用指针实现内存动态分配
  • P.S: 动态存储分配函数—void *malloc(unsigned size):在内存的动态存储区中分配一连续空间，其长度为size，若申请成功，则返回一个指向所分配内存空间的内存其实地址；若申请内存空间不成功，则返回NULL(值为0)。该函数的返回值为(void *)类型，在具体使用中，需要将 **malloc的返回值转换到特定指针类型，并赋给一个指针变量

结构

• 结构定义的一般形式

struct 结构名
{
    类型名 结构成员名1;
    类型名 结构成员名2;
    ...
    类型名 结构成员名n;
};

• 定义结构体变量的方式：先定义一个结构类型，再定义一个具有这种结构类型的嵌套
  • struct 结构名 结构变量名表;
• 结构变量的使用
  • 结构变量名.结构成员名
• 结构指针
  • `(* 结构指针变量名).结构成员名
  • 结构指针变量名->结构成员名

链表[详见陈越老师《数据结构》第二章C2]

链表是一种常见而重要的基础数据结构，其不按照线性顺序存储数据，而是由若干个同一结构类型的结点一次串接而成。主要掌握链表的建立，插入，删除，遍历。

• 单向链表
• 双向链表
• 循环链表

类型定义—typedef

利用typedef来建立基本数据类型的别名可使程序具有更好的可读性和移植性

• 定义形式
  • typedef 原有类型名 新类型名

流程控制基础

分支控制

• if else
• switch

循环控制

• for语句
• while语句
• do while语句

函数与递归 [详见应用实例]

• TODO:汉诺塔
• 要求：函数先定义后调用
• 若主调函数放在自定义函数前，需在调用函数前，进行函数原型声明
• 函数声明一般格式
  • 函数类型 函数名(参数表);
• 函数定义的基本形式

函数类型 函数名(形参表)
{
    函数实现过程;
}

• 函数调用的一般形式
  • 函数名(实参表);
• 递归函数【详见find_kth_value_list.cpp】
  • 关键点1：递归出口
  • 关键点2：递归式子

SOME NOTES

• 计算机执行C程序时，先找main主函数，若遇到函数调用，主函数被暂停执行，转而执行相应的函数；该函数执行完之后，返回主函数，然后再从原先暂停的位置继续执行
• 函数定义中参数成为形参，函数调用时的参数称为实参。形参和实参必须一一对应，要求两者数量相同，类型一致。遇到函数调用，将实参的值一次传给形参，这就是参数传递
• C语言规定，参数传递过程中，将实参的值复制给形参。这种参数传递是单向的，只允许实参把值复制给形参，而形参的值即使在函数中改变了，也不会反过来影响实参

应用实例

• 求解中位数问题：基于排序—mid_value_sort.cpp
• 求解无序数组中的第k大的数字：基于问题分解 (递归)—find_kth_value_list.cpp

求解中位数问题：基于排序—mid_value_sort.cpp

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <queue>

using namespace std;

const int maxsize=9999;
// int raw_seq[maxsize]; 


int find_median_sort(int raw_seq[],int seq_num)
{
    // int sorted_seq[seq_num];
    sort(raw_seq,raw_seq+seq_num);
    return raw_seq[seq_num/2];
}


/*
7
2 7 1 10 9 8 6
*/
int main()
{
    int seq_num;
    int raw_seq[seq_num];
    int median;
    cin >> seq_num;

    for(int i=0;i<seq_num;i++)
        cin >>raw_seq[i];

    median = find_median_sort(raw_seq,seq_num);
    cout << "median is " << median;
}

求解无序数组中的第k大的数字(基于问题分解—递归)

• 当k=2/n，n为数组内元素个数，即为求解中位数问题
• 我理解的递归的实质：函数调用的压栈和出栈

#include <iostream>

using namespace std;

const int maxsize = 9999;

int find_kth_value(int seq[],int k,int left,int seq_num)
{
    cout << "left is "<<left<<" ";
    int pivot = seq[left];
    cout << "pivot is "<<pivot<<" "<<endl;
    int less_seq[maxsize];
    int large_seq[maxsize];
    int s1_cnt,s2_cnt = 0;

    for(int i=0;i<seq_num;i++)
    {
        if(seq[i]>=pivot)
        {
            large_seq[s1_cnt] = seq[i];
            s1_cnt++;
        }        
        else
        {
            less_seq[s2_cnt] = seq[i];
            s2_cnt++;
        }
    }
    if(s1_cnt>k) return find_kth_value(large_seq,k,1,s1_cnt);
    else if(s1_cnt<k) return find_kth_value(less_seq,k-s1_cnt,0,s2_cnt);
         else return pivot;   
}

/*
9 
3
6 5 9 8 2 1 7 3 4
*/
int main()
{
    int seq_num;
    cin >> seq_num;
    int k;
    cin >> k;
    int seq[seq_num];
    int kth_value;

    for(int i=0;i<seq_num;i++)
        cin >> seq[i];
   
    kth_value = find_kth_value(seq,k,0,9);
    cout << "kth value is " << kth_value;
}