C语言基础与进阶：数据结构

引言

C语言，作为一种通用的、过程式的计算机编程语言，广泛应用于计算机科学的各个领域。C语言不仅支持基本的编程操作，如变量、函数和流程控制，还提供了丰富的数据结构，如数组、链表、树、图等。这些数据结构可以帮助开发者有效地组织和处理数据，提升程序的效率和可读性。

本文将介绍C语言中的一些基本和进阶的数据结构，并通过实例来展示如何使用它们。

一、基础数据结构

1. 数组（Array）

数组是C语言中最基本的数据结构，它用于存储相同类型的元素。数组可以通过索引访问，实现高效的随机访问。然而，数组的长度是固定的，不能动态调整，这在一定程度上限制了其使用范围。

int arr[10]; // 声明一个整型数组
arr[0] = 1; // 设置数组第一个元素的值

2. 链表（Linked List）

链表是一种动态数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。链表可以高效地插入和删除元素，但访问特定元素的时间复杂度为O(n)。

struct Node {
    int data;
    struct Node* next;
};

void insert(struct Node** head, int data) {
    struct Node* newNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    newNode->data = data;
    newNode->next = (*head);
    (*head) = newNode;
}

二、进阶数据结构

1. 树（Tree）

树是一种非线性的数据结构，由节点和边组成。每个节点可以包含多个子节点，除了根节点外，每个节点都有一个父节点。树提供了高效的层次访问机制，常用于表示层次结构或进行搜索操作。

下面是一个简单的二叉树结构的例子：

struct Node {
    int data;
    struct Node* left;
    struct Node* right;
};

struct Node* newNode(int data) {
    struct Node* node = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    node->data = data;
    node->left = NULL;
    node->right = NULL;
    return node;
}

2. 图（Graph）

图是由节点和边组成的数据结构，常用于表示对象之间的关系。图可以是有向的或无向的，边可以具有权重。在图论中，图的应用广泛，如最短路径算法、网络流等。

以下是一个简单的无向图结构的例子：

struct Graph {
    int numVertices; // 顶点数
    struct Edge** edges; // 边数组指针
};
struct Edge {
    int src, dest, weight; // 源点、终点和权重
};